無線通信システム
【課題】複数の無線チャンネルを用いて無線通信を行う場合に、送信効率を向上させることができる無線通信システムを提供する。
【解決手段】データ収集通信機１（１Ａ，１Ｂ）の各々は、同期用チャンネルＣＨ０を用いてビーコン信号を所定周期で送信し、当該ビーコン信号の送信間隔内をデータ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎの各々に対応する複数のデータ送信期間に分割して、自己に割り当てられたデータ用チャンネルに対応するデータ送信期間に、当該データ用チャンネルを用いてデータ信号を送信し、検針用通信機２は、同期用チャンネルＣＨ０を用いてビーコン信号を受信した場合、当該ビーコン信号の受信間隔に基づいて、データ用チャンネルの各々を用いたデータ信号の受信タイミングを設定する。
【解決手段】データ収集通信機１（１Ａ，１Ｂ）の各々は、同期用チャンネルＣＨ０を用いてビーコン信号を所定周期で送信し、当該ビーコン信号の送信間隔内をデータ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎの各々に対応する複数のデータ送信期間に分割して、自己に割り当てられたデータ用チャンネルに対応するデータ送信期間に、当該データ用チャンネルを用いてデータ信号を送信し、検針用通信機２は、同期用チャンネルＣＨ０を用いてビーコン信号を受信した場合、当該ビーコン信号の受信間隔に基づいて、データ用チャンネルの各々を用いたデータ信号の受信タイミングを設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の無線チャンネルを用いて無線通信を行う無線通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば特定小電力無線局などの通信機を用いて、遠隔地点に設置された測定機の測定結果の授受や、遠隔地点に設置された装置の機能を始動、変更、または終了させるための制御信号の授受を行う無線通信システムが普及している。この種の無線通信システムは、自動検針システム、照明制御システム、防犯システム、ドアホンシステム、火災報知システムなど、多種多様のシステムに適応されている。このようなシステムとして、例えば特許文献１に記載された自動検針システムや、特許文献２に記載された火災報知システムがある。
【０００３】
例えば、自動検針システムでは、戸建住宅及び集合住宅の各住戸や、オフィスビル・商業ビルにおける各テナントが需要家である場合において、電気、ガス、水道などの検針メータに無線通信を行う通信機を接続する。そして、通信機が無線で送信する検針情報（つまり、消費電力量、ガス使用量、水道使用量など）を、広域通信網などの通信網を介して検針用の管理サーバに送信することで、遠隔での検針を可能にしている。
【０００４】
通信機（送信器・受信器）が送信・受信する無線信号は、図５（ａ）に示す構造を備える。無線信号は、同期ビット（プリアンブルＰＡ）、フレーム同期パターン（ユニークワードＵＷ）、アドレス情報ＤＡ（宛先アドレスおよび送信元アドレス）、メッセージ（データＤＡＴＡ）、誤り検出符号ＣＲとで構成されている。プリアンブルＰＡは、例えば０と１を交互に続けて並べたビット同期用のビットパターンである。ユニークワードＵＷは、プリアンブルＰＡとは異なるビットパターンのビット列であって、データＤＡＴＡなどには含まれにくいビットパターンが使用される。また、受信器は、このプリアンブルＰＡおよびユニークワードＵＷを検出することでビット同期およびフレーム同期をとり、さらには無線信号が自システム内で利用される無線信号であることを検出する。そして、ユニークワードＵＷに続くアドレス情報ＤＡおよびデータＤＡＴＡを受信して、制御コマンドなどの必要な情報を取得する。誤り検出符号ＣＲは、例えば、ＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）などからなる誤り検出符号である。そして、誤り検出符号ＣＲによって、受信した無線信号の整合性を確認し、無線信号の送受信時において何らかの原因により、ビット反転などの異常が発生したことを検出できるようにしている。
【０００５】
無線通信システムでは、複数台の通信機（送信器・受信器）間で無線信号の授受を行う必要があり、特定の周波数帯域内に複数の無線チャンネルを設け、各送信器が割り当てられた無線チャンネルを用いて無線信号を送信する。そして、受信器が例えば時分割によって全ての無線チャンネルをスキャンすることで各送信器からの無線信号を受信する。
【０００６】
受信器側における具体的な各無線チャンネルのスキャン方法としては、図５（ｂ）に示すように、スキャン周期Ｔｂを複数のスキャン期間Ｔａ（例えば２ｍｓ）に時分割して、スキャン期間Ｔａ毎に複数の無線チャンネルの各々を順次切り替える。そしてスキャン期間Ｔａ内では、各無線チャンネルにおける信号強度を順次検出し、この検出した信号強度が予め設定されている閾値を超えた無線チャンネルがあれば、この無線チャンネルの無線信号から上述したプリアンブルＰＡの検出を行う。各無線チャンネルにおいて、スキャン期間Ｔａの間にプリアンブルＰＡが検出されない場合には、次の無線チャンネルにスキャン対象の無線チャンネルを切り替え、再度プリアンブルＰＡの検出を行う。また、スキャン期間Ｔａの間にプリアンブルＰＡが検出された場合には、スキャン対象の無線チャンネルをその無線チャンネルに固定し、ユニークワードＵＷの検出を行う。ユニークワードＵＷが検出されなかった場合には、その無線チャンネルにおける無線信号の受信を中止し、再度、各無線チャンネルのスキャンを開始する。一方、ユニークワードＵＷが検出された場合には、続くアドレス情報ＤＡを参照して自己宛の信号であれば、続くデータＤＡＴＡ（ここではリンク確立要求）の受信を行う。そして、誤り訂正符号ＣＲで信号情報の異常の有無を確認し、異常が無ければ無線信号に格納された各情報を取得することで、リンク確立要求の受信を完了する。
【０００７】
このようにして、受信器では、所定のスキャン周期Ｔｂ内で時分割されたスキャン期間Ｔａ毎に各無線チャンネルに含まれるプリアンブルＰＡを検出して無線信号の受信を開始している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１４７８４４号公報
【特許文献２】特開２００９−１７７３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
受信器が、時分割によって全ての無線チャンネルをスキャンすることで各送信器からの無線信号を受信する場合、送信器が送信する無線信号のプリアンブルＰＡの信号長は、スキャン周期Ｔｂより長くする必要がある。すなわち、プリアンブルＰＡの信号長をスキャン周期Ｔｂより長くすることによって、送信器がいずれの無線チャンネルを用いようとも、受信器はスキャン周期Ｔｂ内でプリアンブルＰＡを検出できる可能性が高くなり、無線信号の受信漏れを低減することができる。
【００１０】
しかし、送信器は、無線信号の各々に長いプリアンブルを設ける必要があり、送信効率が悪化する要因となっていた。
【００１１】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の無線チャンネルを用いて無線通信を行う場合に、送信効率を向上させることができる無線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の無線通信システムは、複数の第１の通信機と１つ以上の第２の通信機とが、１つの第１の無線チャンネルと、互いに周波数が異なる複数の第２の無線チャンネルとを用いて無線通信を行い、前記第１の通信機の各々は、複数の第２の無線チャンネルから、他の１つ以上の第１の通信機とは異なる第２の無線チャンネルを割り当てられ、第１の無線チャンネルを用いてビーコン信号を所定周期で送信し、当該ビーコン信号の送信間隔内を第２の無線チャンネルの各々に対応する複数のデータ送信期間に分割して、自己に割り当てられた第２の無線チャンネルに対応するデータ送信期間に、当該第２の無線チャンネルを用いてデータ信号を送信し、前記第２の通信機は、無線信号を受信する無線チャンネルを１つの第１の無線チャンネルおよび複数の第２の無線チャンネルの各々に切り替え可能に構成されて、当該切り替えた無線チャンネルを用いて無線信号を受信し、第１の無線チャンネルを用いてビーコン信号を受信した後に、当該ビーコン信号の受信間隔に基づいて、第２の無線チャンネルの各々を用いたデータ信号の受信タイミングを設定することを特徴とする。
【００１３】
この発明において、前記第２の通信機は、データ信号の受信に用いる無線チャンネルを、ビーコン信号の受信間隔内で複数の第２の無線チャンネルの各々に順次切り替え、当該第２の無線チャンネルの切替順序は、前記第１の通信機における複数のデータ送信期間の各々に対応する第２の無線チャンネルの順序と同じに設定されることが望ましい。
【００１４】
この発明において、前記第１の通信機の各々は、第１の無線チャンネルを用いて、自己に割り当てられた第２の無線チャンネルを示すチャンネル情報を含むビーコン信号を所定周期で送信し、前記第２の通信機は、データ信号の受信に用いる無線チャンネルを、受信したビーコン信号に含まれるチャンネル情報が示す第２の無線チャンネルに固定し、当該固定した第２の無線チャンネルを用いたデータ信号の受信期間は、当該固定した第２の無線チャンネルの前記データ送信期間に対応して設定されることが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明では、複数の無線チャンネルを用いて無線通信を行う場合に、送信効率を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）（ｂ）同上のビーコン信号の送受信処理を示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）同上のデータ信号の送受信処理を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）実施形態２のデータ信号の送受信処理を示す図である。
【図５】（ａ）（ｂ）同上の無線信号の構造、従来のスキャン動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
（実施形態１）
本実施形態では、電力の自動検針システムに用いる無線通信システムについて説明する。
【００１９】
まず図１に示すように、自動検針システムでは、戸建住宅および集合住宅の各住戸や、オフィスビル・商業ビルにおける各テナントが需要家である場合において、需要家の各々に使用電力量の検針情報を作成する検針メータＭを設置している。そして検針メータＭには、検針情報を送信するための無線通信を行う検針用通信機２（第２の通信機）を接続する。検針用通信機２は、無線通信部２ａと、信号強度測定部２ｂとを備える。無線通信部２ａは、データ収集通信機１（第１の通信機：中継用通信機１Ａおよび携行用通信機１Ｂ）との間で、例えば特定小電力方式を用いた無線通信を行うことで、検針メータＭが作成した検針情報をデータ収集通信機１へ提供する。
【００２０】
また、検針範囲Ｘ毎に１台配置する中継用通信機１Ａを、例えば検針範囲Ｘ内の電柱に設置している。中継用通信機１Ａは、無線通信部１１ａと、ネットワーク通信部１１ｂと、検針情報記憶部１１ｃとを備える。無線通信部１１ａは、検針範囲Ｘ内の１乃至複数の検針用通信機２との間で、例えば特定小電力方式を用いた無線通信を行うことで、検針用通信機２から検針情報を取得し、取得した検針情報を検針情報記憶部１１ｃに格納する。ネットワーク通信部１１ｂは、遠隔地に設けた検針用の管理サーバＣＳとの間で、例えば光ファイバ回線を含む広域通信網などの通信網ＮＴを介したネットワーク通信を行う。したがって、検針情報記憶部１１ｃに格納された各検針情報は、検針用通信機２から中継用通信機１Ａを介して管理サーバＣＳに送信され、管理サーバＣＳが各需要家によって使用された電力情報を管理することで、電力の自動検針を行うことができる。
【００２１】
さらに、検針員が定期的（例えば１ヶ月毎）に検針範囲Ｘまで赴き、携行自在に構成された携行用通信機１Ｂを用いて、各需要家に設置した検針用通信機２から検針情報を取得することもできる。携行用通信機１Ｂは、無線通信部１２ａと、ネットワーク通信部１２ｂと、検針情報記憶部１２ｃと、操作表示部１２ｄとを備える。無線通信部１２ａは、近傍の検針用通信機２との間で、例えば特定小電力方式を用いた無線通信を行うことで、検針用通信機２から検針情報を取得し、取得した検針情報を検針情報記憶部１２ｃに格納する。ネットワーク通信部１２ｂは、情報コンセント等を介して通信網ＮＴに接続されることで、遠隔地に設けた検針用の管理サーバＣＳとの間でネットワーク通信を行い、検針情報記憶部１２ｃに格納している検針情報を管理サーバＣＳへ送信する。操作表示部１２ｄは、タッチパネル機能付きの液晶画面等で構成され、検針情報記憶部１２ｃに格納している検針情報の表示や、無線通信操作およびネットワーク通信操作等を行う。
【００２２】
本無線通信システムでは、複数のデータ収集通信機１（中継用通信機１Ａ、携行用通信機１Ｂ）と１乃至複数の検針用通信機２との間で無線信号の授受を行う必要があり、特定の周波数帯域内に複数の無線チャンネルを設け、各無線チャンネルを用いて無線通信を行う。本無線通信システムでは、同期用チャンネルＣＨ０（第１の無線チャンネル）と、データ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎ（第２の無線チャンネル）とを使用するものとし、無線チャンネルＣＨ０、ＣＨ１〜ＣＨｎは、互いに周波数が異なる。
【００２３】
そして、検針用通信機２の無線通信部２ａは、同期用チャンネルＣＨ０、データ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎの全ての無線チャンネルを切替自在に用いて、無線通信を行うことができる。
【００２４】
一方、中継用通信機１Ａの無線通信部１１ａ、携行用通信機１Ｂの無線通信部１２ａは、同期用チャンネルＣＨ０と、データ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎのうちいずれか１つのデータ用チャンネルとの２つの無線チャンネルのみを用いて無線通信を行う。例えば、中継用通信機１Ａはデータ用チャンネルＣＨ１またはＣＨ２が割り付けられ、検針範囲Ｘが隣り合う２つの中継用通信機１Ａは、一方にデータ用チャンネルＣＨ１、他方にデータ用チャンネルＣＨ２が割り付けられる。携行用通信機１Ｂはデータ用チャンネルＣＨ３またはＣＨ４が割り付けられ、検針範囲Ｘが隣り合う２つの携行用通信機１Ｂは、一方にデータ用チャンネルＣＨ３、他方にデータ用チャンネルＣＨ４が割り付けられる。
【００２５】
そして、中継用通信機１Ａ、携行用通信機１Ｂの無線通信部１１ａ，１２ａは、検針用通信機２から検針情報を取得する前に、同期用チャンネルＣＨ０を用いてビーコン信号Ｓａのみを送信し、ビーコン信号Ｓａを受信した検針用通信機２が通信処理の同期をとる。図２（ａ）に示すように、ビーコン信号Ｓａは所定の周期Ｔ１で送信される。そして、前のビーコン信号Ｓａの送信終了タイミングと後のビーコン信号Ｓａの送信開始タイミングとの時間間隔Ｔ２（送信間隔Ｔ２）は、本システムで用いるデータ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎの総数に、後述のリンク確立要求Ｓｂ（データ信号）の信号長さを乗じた値（またはそれ以上）に設定される。そして、データ収集通信機１の無線通信部１１ａ，１２ａは、同期用チャンネルＣＨ０を用いてビーコン信号Ｓａのみを送信する動作を所定回数繰り返す。
【００２６】
その後、同期用チャンネルＣＨ０を用いてビーコン信号Ｓａを送信するだけでなく、自己に割り付けられたデータ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎのいずれかを用いて検針用通信機２へのリンク確立要求Ｓｂ（データ信号）も併せて送信する。具体的に、無線通信部１１ａ，１２ａは、本システムで用いるデータ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎの総数を予め把握している。そして、図３（ａ）に示すように、ビーコン信号Ｓａの送信間隔Ｔ２内を、データ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎの数に等分した複数のデータ送信期間Ｔｓに時系列的に分割する。送信間隔Ｔ２内で時系列的に並ぶ複数のデータ送信期間Ｔｓは、ＣＨ１→ＣＨ２→…→ＣＨｎの順にデータ用チャンネルが対応付けられる。無線通信部１１ａ，１２ａは、自己に割り付けられたデータ用チャンネルに対応するいずれかのデータ送信期間Ｔｓにのみ検針用通信機２へのリンク確立要求Ｓｂ（データ信号）を送信する。例えば、中継用通信機１Ａにデータ用チャンネルＣＨ２が割り当てられている場合、図３（ａ）に示すように、データ用チャンネルＣＨ２に対応するデータ送信期間Ｔｓａにリンク確立要求Ｓｂを送信する。すなわち、ビーコン信号Ｓａの送信間隔Ｔ２内の予め設定された所定期間にのみリンク確立要求Ｓｂを送信し、このリンク確立要求Ｓｂの送信は、１乃至複数回の送信周期Ｔ１に亘って行われる。
【００２７】
リンク確立要求Ｓｂは、図３（ｃ）に示すように、プリアンブルＰＡ、ユニークワードＵＷ、アドレス情報ＤＡ、データＤＡＴＡ、誤り検出符号ＣＲとで構成され、データＤＡＴＡにリンク確立要求のコマンドが格納されている。このリンク確立要求Ｓｂの構成については、図５（ａ）に示す背景技術の無線信号の構成と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００２８】
一方、検針用通信機２の無線通信部２ａは、図２（ｂ）に示すように、待ち受け状態において同期用チャンネルＣＨ０に固定し、信号強度測定部２ｂが、同期用チャンネルＣＨ０の信号強度を検出する。無線通信部２ａは、この検出した信号強度が予め設定されている閾値を超えた場合、ビーコン信号Ｓａを受信したと判断し、ビーコン信号Ｓａの受信間隔Ｔ２（＝送信間隔Ｔ２）内で、データ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎを順次切り替えてスキャン動作を行う。
【００２９】
具体的に、無線通信部２ａは、本システムで用いるデータ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎの総数を予め把握しており、ビーコン信号Ｓａの受信間隔Ｔ２内を、データ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎの数に等分した複数のデータ受信期間Ｔｒに時系列的に分割する（図３（ｂ）参照）。そして無線通信部２ａは、受信するデータ用チャンネルを、データ受信期間Ｔｒ毎にＣＨ１→ＣＨ２→…→ＣＨｎの順に切り替える。そして信号強度測定部２ｂが、データ受信期間Ｔｒの各々におけるデータ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎの各信号強度を順次検出する。無線通信部２ａは、この検出した信号強度が予め設定されている閾値を超えたデータ用チャンネルがあれば（図３（ｂ）では、データ受信期間Ｔｒａのデータ用チャンネルＣＨ２）、当該データ用チャンネルの無線信号からプリアンブルＰＡの検出を行う。信号強度が予め設定されている閾値を超えない場合は、次のデータ受信期間Ｔｒでデータ用チャンネルを切り替えて、信号強度の測定を繰り返す。すなわち、データ受信期間Ｔｒの各々は、同じデータ用チャンネルのデータ送信期間Ｔｓの各々に対応している。
【００３０】
そして、プリアンブルＰＡが検出された場合には、ユニークワードＵＷの検出を続いて行う。ユニークワードＵＷが検出された場合には、続くアドレス情報ＤＡを参照して自己宛の信号であれば、続くデータＤＡＴＡ（ここではリンク確立要求）の受信を行う。そして、誤り訂正符号ＣＲで信号情報の異常の有無を確認し、異常が無ければ無線信号に格納された各情報を取得することで、リンク確立要求Ｓｂの受信を完了する。
【００３１】
また、当該データ用チャンネルからデータ受信期間Ｔｒの間にプリアンブルＰＡ、ユニークワードＵＷが検出されない場合には、次のデータ受信期間Ｔｒでデータ用チャンネルを切り替えて、各データ用チャンネルにおける信号強度の測定を繰り返す。
【００３２】
自己宛のリンク確立要求を受信した検針用通信機２は、リンク確立要求の送信元の中継用通信機１Ａ、携行用通信機１Ｂに対し、リンク確立要求Ｓｂを検出したデータ用チャンネルを用いてＡＣＫ信号を返信し、当該データ用チャンネルで通信リンクを確立する。その後、リンク確立要求Ｓｂの送信元の中継用通信機１Ａ、携行用通信機１Ｂは、検針用通信機２と当該データ用チャンネルを用いた無線通信を行うことで、検針用通信機２から検針情報を取得する。
【００３３】
このようにして、検針用通信機２では、ビーコン信号Ｓａの受信間隔Ｔ２によって、データ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎ毎のリンク確立要求Ｓｂの受信タイミング（データ受信期間Ｔｒ）を把握することができる。すなわち、データ送信期間Ｔｓとデータ受信期間Ｔｒとを１対１に対応付け、互いに対応するデータ送信期間Ｔｓとデータ受信期間Ｔｒとに同一のデータ用チャンネルを設定することで、データ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎ毎に通信の同期をとることができる。したがって、どのデータ用チャンネルでリンク確率要求Ｓｂが送信されたとしても、検針用通信機２はリンク確立要求Ｓｂを受信することができる。
【００３４】
さらに、従来のようにリンク確立要求ＳｂのプリアンブルＰＡの信号長を長くする必要はなく、リンク確立要求ＳｂのプリアンブルＰＡの信号長を従来に比べて短くでき、送信効率を向上させることができる。
【００３５】
（実施形態２）
本実施形態の無線通信システムは、実施形態１と同様に図１に示す構成を備え、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００３６】
まず、中継用通信機１Ａ、携行用通信機１Ｂの無線通信部１１ａ，１２ａは、検針用通信機２から検針情報を取得する前に、同期用チャンネルＣＨ０を用いてビーコン信号のみを送信する（図２（ａ）参照）。検針用通信機２の無線通信部２ａは、図２（ｂ）に示すように、待ち受け状態において同期用チャンネルＣＨ０に固定し、信号強度測定部２ｂが、同期用チャンネルＣＨ０の信号強度を検出する。無線通信部２ａは、この検出した信号強度が予め設定されている閾値を超えた場合、ビーコン信号Ｓａを受信したと判断し、ビーコン信号Ｓａの受信間隔Ｔ２（＝送信間隔Ｔ２）を検出する。
【００３７】
本実施形態の中継用通信機１Ａ、携行用通信機１Ｂの無線通信部１１ａ，１２ａは、送信するビーコン信号Ｓａに、自己に割り付けられたデータ用チャンネルの情報（チャンネル情報）を付加している。したがって、検針用通信機２は、ビーコン信号Ｓａを受信することによって、リンク確立要求Ｓｂのデータ受信期間Ｔｒの切り替わりタイミングを把握できるだけでなく、リンク確立要求Ｓｂの送信に用いる送信データ用チャンネルも把握できる。
【００３８】
その後、無線通信部１１ａ，１２ａは、同期用チャンネルＣＨ０を用いてビーコン信号Ｓａを送信するだけでなく、自己に割り付けられたデータ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎのいずれかを用いて検針用通信機２へのリンク確立要求Ｓｂ（データ信号）も併せて送信する。具体的に、無線通信部１１ａ，１２ａは、本システムで用いるデータ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎの総数を予め把握している。そして、図４（ａ）に示すように、ビーコン信号Ｓａの送信間隔Ｔ２内を、データ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎの数に等分した複数のデータ送信期間Ｔｓに時系列的に分割する。送信間隔Ｔ２内で時系列的に並ぶ複数のデータ送信期間Ｔｓは、ＣＨ１→ＣＨ２→…→ＣＨｎの順にデータ用チャンネルが対応付けられる。無線通信部１１ａ，１２ａは、自己に割り付けられたデータ用チャンネルに対応するいずれかのデータ送信期間Ｔｓにのみ検針用通信機２へのリンク確立要求Ｓｂ（データ信号）を送信する。例えば、中継用通信機１Ａにデータ用チャンネルＣＨ２が割り当てられている場合、図４（ａ）に示すように、データ用チャンネルＣＨ２に対応するデータ送信期間Ｔｓａにリンク確立要求Ｓｂ（図４（ｃ）参照）を送信する。
【００３９】
一方、検針用通信機２の無線通信部２ａも、本システムで用いるデータ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎの総数を予め把握している。そして図４（ｂ）に示すように、ビーコン信号Ｓａの受信間隔Ｔ２（＝送信間隔Ｔ２）内を、データ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎの数に等分した複数のデータ受信期間Ｔｒに時系列的に分割する。受信間隔Ｔ２内で時系列的に並ぶ複数のデータ受信期間Ｔｒは、ＣＨ１→ＣＨ２→…→ＣＨｎの順にデータ用チャンネルが対応付けられており、データ受信期間Ｔｒの各々は、同じデータ用チャンネルのデータ送信期間Ｔｓの各々に対応している。そして無線通信部２ａは、受信するデータ用チャンネルを、ビーコン信号Ｓａに含まれるチャンネル情報に基づいて固定し、当該固定したデータ用チャンネルに対応するデータ受信期間Ｔｒのみ受信動作を行う。図４（ａ）（ｂ）では、ビーコン信号Ｓａにチャンネル情報（ＣＨ２）を付加し、このビーコン信号Ｓａを受信した無線通信部２ａは、データ用チャンネルＣＨ２に対応するデータ受信期間Ｔｒａにのみ、データ用チャンネルＣＨ２で受信動作を行う。
【００４０】
具体的には、信号強度測定部２ｂが、データ受信期間Ｔｒａにおけるデータ用チャンネルＣＨ２の信号強度を検出する。無線通信部２ａは、この検出した信号強度が予め設定されている閾値を超えれば、データ用チャンネルＣＨ２の無線信号からプリアンブルＰＡの検出を行う。信号強度が予め設定されている閾値を超えない場合は、ビーコン信号Ｓａの受信間隔Ｔ２を再検出した後に、プリアンブルＰＡの検出処理を再度行う。
【００４１】
そして、プリアンブルＰＡが検出された場合には、ユニークワードＵＷの検出を続いて行う。ユニークワードＵＷが検出された場合には、続くアドレス情報ＤＡを参照して自己宛の信号であれば、続くデータＤＡＴＡ（ここではリンク確立要求）の受信を行う。そして、誤り訂正符号ＣＲで信号情報の異常の有無を確認し、異常が無ければ無線信号に格納された各情報を取得することで、リンク確立要求Ｓｂの受信を完了する。
【００４２】
また、データ用チャンネルＣＨ２からデータ受信期間Ｔｒの間にプリアンブルＰＡ、ユニークワードＵＷが検出されない場合には、ビーコン信号Ｓａの受信間隔Ｔ２を再検出した後に、プリアンブルＰＡの検出処理を再度行う。
【００４３】
自己宛のリンク確立要求を受信した検針用通信機２は、リンク確立要求の送信元の中継用通信機１Ａ、携行用通信機１Ｂに対し、リンク確立要求Ｓｂを検出したデータ用チャンネルを用いてＡＣＫ信号を返信し、当該データ用チャンネルで通信リンクを確立する。その後、リンク確立要求Ｓｂの送信元の中継用通信機１Ａ、携行用通信機１Ｂは、検針用通信機２と当該データ用チャンネルを用いた無線通信を行うことで、検針用通信機２から検針情報を取得する。
【００４４】
このようにして、検針用通信機２では、ビーコン信号Ｓａによって、データ用チャンネル毎のリンク確立要求Ｓｂの受信タイミング（データ受信期間Ｔｒａ）と、リンク確立要求Ｓｂの送信データ用チャンネルとを把握することができる。すなわち、検針用通信機２は、全てのデータ用チャンネルを順次切り替えてスキャンする必要がなく、リンク確立要求Ｓｂの送信に用いる１つのデータ用チャンネルのみを、当該データ用チャンネルに対応する１つのデータ受信期間Ｔｒの間だけスキャンすればよい。したがって、検針用通信機２は常にスキャン動作を行う必要がなく、省電力化を図ることが可能となる。
【００４５】
なお、上記各実施形態は、無線通信システムを電力の自動検針システムに適用する例について説明したが、遠隔制御システム、遠隔監視システム等の他のシステムに適用してもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１ データ収集通信機
１Ａ 中継用通信機
１１ａ 無線通信部
１Ｂ 携行用通信機
１２ａ 無線通信部
２ 検針用通信機
２ａ 無線通信部
２ｂ 信号強度測定部
Ｍ 検針メータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の無線チャンネルを用いて無線通信を行う無線通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば特定小電力無線局などの通信機を用いて、遠隔地点に設置された測定機の測定結果の授受や、遠隔地点に設置された装置の機能を始動、変更、または終了させるための制御信号の授受を行う無線通信システムが普及している。この種の無線通信システムは、自動検針システム、照明制御システム、防犯システム、ドアホンシステム、火災報知システムなど、多種多様のシステムに適応されている。このようなシステムとして、例えば特許文献１に記載された自動検針システムや、特許文献２に記載された火災報知システムがある。
【０００３】
例えば、自動検針システムでは、戸建住宅及び集合住宅の各住戸や、オフィスビル・商業ビルにおける各テナントが需要家である場合において、電気、ガス、水道などの検針メータに無線通信を行う通信機を接続する。そして、通信機が無線で送信する検針情報（つまり、消費電力量、ガス使用量、水道使用量など）を、広域通信網などの通信網を介して検針用の管理サーバに送信することで、遠隔での検針を可能にしている。
【０００４】
通信機（送信器・受信器）が送信・受信する無線信号は、図５（ａ）に示す構造を備える。無線信号は、同期ビット（プリアンブルＰＡ）、フレーム同期パターン（ユニークワードＵＷ）、アドレス情報ＤＡ（宛先アドレスおよび送信元アドレス）、メッセージ（データＤＡＴＡ）、誤り検出符号ＣＲとで構成されている。プリアンブルＰＡは、例えば０と１を交互に続けて並べたビット同期用のビットパターンである。ユニークワードＵＷは、プリアンブルＰＡとは異なるビットパターンのビット列であって、データＤＡＴＡなどには含まれにくいビットパターンが使用される。また、受信器は、このプリアンブルＰＡおよびユニークワードＵＷを検出することでビット同期およびフレーム同期をとり、さらには無線信号が自システム内で利用される無線信号であることを検出する。そして、ユニークワードＵＷに続くアドレス情報ＤＡおよびデータＤＡＴＡを受信して、制御コマンドなどの必要な情報を取得する。誤り検出符号ＣＲは、例えば、ＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）などからなる誤り検出符号である。そして、誤り検出符号ＣＲによって、受信した無線信号の整合性を確認し、無線信号の送受信時において何らかの原因により、ビット反転などの異常が発生したことを検出できるようにしている。
【０００５】
無線通信システムでは、複数台の通信機（送信器・受信器）間で無線信号の授受を行う必要があり、特定の周波数帯域内に複数の無線チャンネルを設け、各送信器が割り当てられた無線チャンネルを用いて無線信号を送信する。そして、受信器が例えば時分割によって全ての無線チャンネルをスキャンすることで各送信器からの無線信号を受信する。
【０００６】
受信器側における具体的な各無線チャンネルのスキャン方法としては、図５（ｂ）に示すように、スキャン周期Ｔｂを複数のスキャン期間Ｔａ（例えば２ｍｓ）に時分割して、スキャン期間Ｔａ毎に複数の無線チャンネルの各々を順次切り替える。そしてスキャン期間Ｔａ内では、各無線チャンネルにおける信号強度を順次検出し、この検出した信号強度が予め設定されている閾値を超えた無線チャンネルがあれば、この無線チャンネルの無線信号から上述したプリアンブルＰＡの検出を行う。各無線チャンネルにおいて、スキャン期間Ｔａの間にプリアンブルＰＡが検出されない場合には、次の無線チャンネルにスキャン対象の無線チャンネルを切り替え、再度プリアンブルＰＡの検出を行う。また、スキャン期間Ｔａの間にプリアンブルＰＡが検出された場合には、スキャン対象の無線チャンネルをその無線チャンネルに固定し、ユニークワードＵＷの検出を行う。ユニークワードＵＷが検出されなかった場合には、その無線チャンネルにおける無線信号の受信を中止し、再度、各無線チャンネルのスキャンを開始する。一方、ユニークワードＵＷが検出された場合には、続くアドレス情報ＤＡを参照して自己宛の信号であれば、続くデータＤＡＴＡ（ここではリンク確立要求）の受信を行う。そして、誤り訂正符号ＣＲで信号情報の異常の有無を確認し、異常が無ければ無線信号に格納された各情報を取得することで、リンク確立要求の受信を完了する。
【０００７】
このようにして、受信器では、所定のスキャン周期Ｔｂ内で時分割されたスキャン期間Ｔａ毎に各無線チャンネルに含まれるプリアンブルＰＡを検出して無線信号の受信を開始している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１４７８４４号公報
【特許文献２】特開２００９−１７７３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
受信器が、時分割によって全ての無線チャンネルをスキャンすることで各送信器からの無線信号を受信する場合、送信器が送信する無線信号のプリアンブルＰＡの信号長は、スキャン周期Ｔｂより長くする必要がある。すなわち、プリアンブルＰＡの信号長をスキャン周期Ｔｂより長くすることによって、送信器がいずれの無線チャンネルを用いようとも、受信器はスキャン周期Ｔｂ内でプリアンブルＰＡを検出できる可能性が高くなり、無線信号の受信漏れを低減することができる。
【００１０】
しかし、送信器は、無線信号の各々に長いプリアンブルを設ける必要があり、送信効率が悪化する要因となっていた。
【００１１】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の無線チャンネルを用いて無線通信を行う場合に、送信効率を向上させることができる無線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の無線通信システムは、複数の第１の通信機と１つ以上の第２の通信機とが、１つの第１の無線チャンネルと、互いに周波数が異なる複数の第２の無線チャンネルとを用いて無線通信を行い、前記第１の通信機の各々は、複数の第２の無線チャンネルから、他の１つ以上の第１の通信機とは異なる第２の無線チャンネルを割り当てられ、第１の無線チャンネルを用いてビーコン信号を所定周期で送信し、当該ビーコン信号の送信間隔内を第２の無線チャンネルの各々に対応する複数のデータ送信期間に分割して、自己に割り当てられた第２の無線チャンネルに対応するデータ送信期間に、当該第２の無線チャンネルを用いてデータ信号を送信し、前記第２の通信機は、無線信号を受信する無線チャンネルを１つの第１の無線チャンネルおよび複数の第２の無線チャンネルの各々に切り替え可能に構成されて、当該切り替えた無線チャンネルを用いて無線信号を受信し、第１の無線チャンネルを用いてビーコン信号を受信した後に、当該ビーコン信号の受信間隔に基づいて、第２の無線チャンネルの各々を用いたデータ信号の受信タイミングを設定することを特徴とする。
【００１３】
この発明において、前記第２の通信機は、データ信号の受信に用いる無線チャンネルを、ビーコン信号の受信間隔内で複数の第２の無線チャンネルの各々に順次切り替え、当該第２の無線チャンネルの切替順序は、前記第１の通信機における複数のデータ送信期間の各々に対応する第２の無線チャンネルの順序と同じに設定されることが望ましい。
【００１４】
この発明において、前記第１の通信機の各々は、第１の無線チャンネルを用いて、自己に割り当てられた第２の無線チャンネルを示すチャンネル情報を含むビーコン信号を所定周期で送信し、前記第２の通信機は、データ信号の受信に用いる無線チャンネルを、受信したビーコン信号に含まれるチャンネル情報が示す第２の無線チャンネルに固定し、当該固定した第２の無線チャンネルを用いたデータ信号の受信期間は、当該固定した第２の無線チャンネルの前記データ送信期間に対応して設定されることが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明では、複数の無線チャンネルを用いて無線通信を行う場合に、送信効率を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）（ｂ）同上のビーコン信号の送受信処理を示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）同上のデータ信号の送受信処理を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）実施形態２のデータ信号の送受信処理を示す図である。
【図５】（ａ）（ｂ）同上の無線信号の構造、従来のスキャン動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
（実施形態１）
本実施形態では、電力の自動検針システムに用いる無線通信システムについて説明する。
【００１９】
まず図１に示すように、自動検針システムでは、戸建住宅および集合住宅の各住戸や、オフィスビル・商業ビルにおける各テナントが需要家である場合において、需要家の各々に使用電力量の検針情報を作成する検針メータＭを設置している。そして検針メータＭには、検針情報を送信するための無線通信を行う検針用通信機２（第２の通信機）を接続する。検針用通信機２は、無線通信部２ａと、信号強度測定部２ｂとを備える。無線通信部２ａは、データ収集通信機１（第１の通信機：中継用通信機１Ａおよび携行用通信機１Ｂ）との間で、例えば特定小電力方式を用いた無線通信を行うことで、検針メータＭが作成した検針情報をデータ収集通信機１へ提供する。
【００２０】
また、検針範囲Ｘ毎に１台配置する中継用通信機１Ａを、例えば検針範囲Ｘ内の電柱に設置している。中継用通信機１Ａは、無線通信部１１ａと、ネットワーク通信部１１ｂと、検針情報記憶部１１ｃとを備える。無線通信部１１ａは、検針範囲Ｘ内の１乃至複数の検針用通信機２との間で、例えば特定小電力方式を用いた無線通信を行うことで、検針用通信機２から検針情報を取得し、取得した検針情報を検針情報記憶部１１ｃに格納する。ネットワーク通信部１１ｂは、遠隔地に設けた検針用の管理サーバＣＳとの間で、例えば光ファイバ回線を含む広域通信網などの通信網ＮＴを介したネットワーク通信を行う。したがって、検針情報記憶部１１ｃに格納された各検針情報は、検針用通信機２から中継用通信機１Ａを介して管理サーバＣＳに送信され、管理サーバＣＳが各需要家によって使用された電力情報を管理することで、電力の自動検針を行うことができる。
【００２１】
さらに、検針員が定期的（例えば１ヶ月毎）に検針範囲Ｘまで赴き、携行自在に構成された携行用通信機１Ｂを用いて、各需要家に設置した検針用通信機２から検針情報を取得することもできる。携行用通信機１Ｂは、無線通信部１２ａと、ネットワーク通信部１２ｂと、検針情報記憶部１２ｃと、操作表示部１２ｄとを備える。無線通信部１２ａは、近傍の検針用通信機２との間で、例えば特定小電力方式を用いた無線通信を行うことで、検針用通信機２から検針情報を取得し、取得した検針情報を検針情報記憶部１２ｃに格納する。ネットワーク通信部１２ｂは、情報コンセント等を介して通信網ＮＴに接続されることで、遠隔地に設けた検針用の管理サーバＣＳとの間でネットワーク通信を行い、検針情報記憶部１２ｃに格納している検針情報を管理サーバＣＳへ送信する。操作表示部１２ｄは、タッチパネル機能付きの液晶画面等で構成され、検針情報記憶部１２ｃに格納している検針情報の表示や、無線通信操作およびネットワーク通信操作等を行う。
【００２２】
本無線通信システムでは、複数のデータ収集通信機１（中継用通信機１Ａ、携行用通信機１Ｂ）と１乃至複数の検針用通信機２との間で無線信号の授受を行う必要があり、特定の周波数帯域内に複数の無線チャンネルを設け、各無線チャンネルを用いて無線通信を行う。本無線通信システムでは、同期用チャンネルＣＨ０（第１の無線チャンネル）と、データ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎ（第２の無線チャンネル）とを使用するものとし、無線チャンネルＣＨ０、ＣＨ１〜ＣＨｎは、互いに周波数が異なる。
【００２３】
そして、検針用通信機２の無線通信部２ａは、同期用チャンネルＣＨ０、データ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎの全ての無線チャンネルを切替自在に用いて、無線通信を行うことができる。
【００２４】
一方、中継用通信機１Ａの無線通信部１１ａ、携行用通信機１Ｂの無線通信部１２ａは、同期用チャンネルＣＨ０と、データ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎのうちいずれか１つのデータ用チャンネルとの２つの無線チャンネルのみを用いて無線通信を行う。例えば、中継用通信機１Ａはデータ用チャンネルＣＨ１またはＣＨ２が割り付けられ、検針範囲Ｘが隣り合う２つの中継用通信機１Ａは、一方にデータ用チャンネルＣＨ１、他方にデータ用チャンネルＣＨ２が割り付けられる。携行用通信機１Ｂはデータ用チャンネルＣＨ３またはＣＨ４が割り付けられ、検針範囲Ｘが隣り合う２つの携行用通信機１Ｂは、一方にデータ用チャンネルＣＨ３、他方にデータ用チャンネルＣＨ４が割り付けられる。
【００２５】
そして、中継用通信機１Ａ、携行用通信機１Ｂの無線通信部１１ａ，１２ａは、検針用通信機２から検針情報を取得する前に、同期用チャンネルＣＨ０を用いてビーコン信号Ｓａのみを送信し、ビーコン信号Ｓａを受信した検針用通信機２が通信処理の同期をとる。図２（ａ）に示すように、ビーコン信号Ｓａは所定の周期Ｔ１で送信される。そして、前のビーコン信号Ｓａの送信終了タイミングと後のビーコン信号Ｓａの送信開始タイミングとの時間間隔Ｔ２（送信間隔Ｔ２）は、本システムで用いるデータ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎの総数に、後述のリンク確立要求Ｓｂ（データ信号）の信号長さを乗じた値（またはそれ以上）に設定される。そして、データ収集通信機１の無線通信部１１ａ，１２ａは、同期用チャンネルＣＨ０を用いてビーコン信号Ｓａのみを送信する動作を所定回数繰り返す。
【００２６】
その後、同期用チャンネルＣＨ０を用いてビーコン信号Ｓａを送信するだけでなく、自己に割り付けられたデータ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎのいずれかを用いて検針用通信機２へのリンク確立要求Ｓｂ（データ信号）も併せて送信する。具体的に、無線通信部１１ａ，１２ａは、本システムで用いるデータ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎの総数を予め把握している。そして、図３（ａ）に示すように、ビーコン信号Ｓａの送信間隔Ｔ２内を、データ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎの数に等分した複数のデータ送信期間Ｔｓに時系列的に分割する。送信間隔Ｔ２内で時系列的に並ぶ複数のデータ送信期間Ｔｓは、ＣＨ１→ＣＨ２→…→ＣＨｎの順にデータ用チャンネルが対応付けられる。無線通信部１１ａ，１２ａは、自己に割り付けられたデータ用チャンネルに対応するいずれかのデータ送信期間Ｔｓにのみ検針用通信機２へのリンク確立要求Ｓｂ（データ信号）を送信する。例えば、中継用通信機１Ａにデータ用チャンネルＣＨ２が割り当てられている場合、図３（ａ）に示すように、データ用チャンネルＣＨ２に対応するデータ送信期間Ｔｓａにリンク確立要求Ｓｂを送信する。すなわち、ビーコン信号Ｓａの送信間隔Ｔ２内の予め設定された所定期間にのみリンク確立要求Ｓｂを送信し、このリンク確立要求Ｓｂの送信は、１乃至複数回の送信周期Ｔ１に亘って行われる。
【００２７】
リンク確立要求Ｓｂは、図３（ｃ）に示すように、プリアンブルＰＡ、ユニークワードＵＷ、アドレス情報ＤＡ、データＤＡＴＡ、誤り検出符号ＣＲとで構成され、データＤＡＴＡにリンク確立要求のコマンドが格納されている。このリンク確立要求Ｓｂの構成については、図５（ａ）に示す背景技術の無線信号の構成と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００２８】
一方、検針用通信機２の無線通信部２ａは、図２（ｂ）に示すように、待ち受け状態において同期用チャンネルＣＨ０に固定し、信号強度測定部２ｂが、同期用チャンネルＣＨ０の信号強度を検出する。無線通信部２ａは、この検出した信号強度が予め設定されている閾値を超えた場合、ビーコン信号Ｓａを受信したと判断し、ビーコン信号Ｓａの受信間隔Ｔ２（＝送信間隔Ｔ２）内で、データ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎを順次切り替えてスキャン動作を行う。
【００２９】
具体的に、無線通信部２ａは、本システムで用いるデータ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎの総数を予め把握しており、ビーコン信号Ｓａの受信間隔Ｔ２内を、データ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎの数に等分した複数のデータ受信期間Ｔｒに時系列的に分割する（図３（ｂ）参照）。そして無線通信部２ａは、受信するデータ用チャンネルを、データ受信期間Ｔｒ毎にＣＨ１→ＣＨ２→…→ＣＨｎの順に切り替える。そして信号強度測定部２ｂが、データ受信期間Ｔｒの各々におけるデータ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎの各信号強度を順次検出する。無線通信部２ａは、この検出した信号強度が予め設定されている閾値を超えたデータ用チャンネルがあれば（図３（ｂ）では、データ受信期間Ｔｒａのデータ用チャンネルＣＨ２）、当該データ用チャンネルの無線信号からプリアンブルＰＡの検出を行う。信号強度が予め設定されている閾値を超えない場合は、次のデータ受信期間Ｔｒでデータ用チャンネルを切り替えて、信号強度の測定を繰り返す。すなわち、データ受信期間Ｔｒの各々は、同じデータ用チャンネルのデータ送信期間Ｔｓの各々に対応している。
【００３０】
そして、プリアンブルＰＡが検出された場合には、ユニークワードＵＷの検出を続いて行う。ユニークワードＵＷが検出された場合には、続くアドレス情報ＤＡを参照して自己宛の信号であれば、続くデータＤＡＴＡ（ここではリンク確立要求）の受信を行う。そして、誤り訂正符号ＣＲで信号情報の異常の有無を確認し、異常が無ければ無線信号に格納された各情報を取得することで、リンク確立要求Ｓｂの受信を完了する。
【００３１】
また、当該データ用チャンネルからデータ受信期間Ｔｒの間にプリアンブルＰＡ、ユニークワードＵＷが検出されない場合には、次のデータ受信期間Ｔｒでデータ用チャンネルを切り替えて、各データ用チャンネルにおける信号強度の測定を繰り返す。
【００３２】
自己宛のリンク確立要求を受信した検針用通信機２は、リンク確立要求の送信元の中継用通信機１Ａ、携行用通信機１Ｂに対し、リンク確立要求Ｓｂを検出したデータ用チャンネルを用いてＡＣＫ信号を返信し、当該データ用チャンネルで通信リンクを確立する。その後、リンク確立要求Ｓｂの送信元の中継用通信機１Ａ、携行用通信機１Ｂは、検針用通信機２と当該データ用チャンネルを用いた無線通信を行うことで、検針用通信機２から検針情報を取得する。
【００３３】
このようにして、検針用通信機２では、ビーコン信号Ｓａの受信間隔Ｔ２によって、データ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎ毎のリンク確立要求Ｓｂの受信タイミング（データ受信期間Ｔｒ）を把握することができる。すなわち、データ送信期間Ｔｓとデータ受信期間Ｔｒとを１対１に対応付け、互いに対応するデータ送信期間Ｔｓとデータ受信期間Ｔｒとに同一のデータ用チャンネルを設定することで、データ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎ毎に通信の同期をとることができる。したがって、どのデータ用チャンネルでリンク確率要求Ｓｂが送信されたとしても、検針用通信機２はリンク確立要求Ｓｂを受信することができる。
【００３４】
さらに、従来のようにリンク確立要求ＳｂのプリアンブルＰＡの信号長を長くする必要はなく、リンク確立要求ＳｂのプリアンブルＰＡの信号長を従来に比べて短くでき、送信効率を向上させることができる。
【００３５】
（実施形態２）
本実施形態の無線通信システムは、実施形態１と同様に図１に示す構成を備え、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００３６】
まず、中継用通信機１Ａ、携行用通信機１Ｂの無線通信部１１ａ，１２ａは、検針用通信機２から検針情報を取得する前に、同期用チャンネルＣＨ０を用いてビーコン信号のみを送信する（図２（ａ）参照）。検針用通信機２の無線通信部２ａは、図２（ｂ）に示すように、待ち受け状態において同期用チャンネルＣＨ０に固定し、信号強度測定部２ｂが、同期用チャンネルＣＨ０の信号強度を検出する。無線通信部２ａは、この検出した信号強度が予め設定されている閾値を超えた場合、ビーコン信号Ｓａを受信したと判断し、ビーコン信号Ｓａの受信間隔Ｔ２（＝送信間隔Ｔ２）を検出する。
【００３７】
本実施形態の中継用通信機１Ａ、携行用通信機１Ｂの無線通信部１１ａ，１２ａは、送信するビーコン信号Ｓａに、自己に割り付けられたデータ用チャンネルの情報（チャンネル情報）を付加している。したがって、検針用通信機２は、ビーコン信号Ｓａを受信することによって、リンク確立要求Ｓｂのデータ受信期間Ｔｒの切り替わりタイミングを把握できるだけでなく、リンク確立要求Ｓｂの送信に用いる送信データ用チャンネルも把握できる。
【００３８】
その後、無線通信部１１ａ，１２ａは、同期用チャンネルＣＨ０を用いてビーコン信号Ｓａを送信するだけでなく、自己に割り付けられたデータ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎのいずれかを用いて検針用通信機２へのリンク確立要求Ｓｂ（データ信号）も併せて送信する。具体的に、無線通信部１１ａ，１２ａは、本システムで用いるデータ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎの総数を予め把握している。そして、図４（ａ）に示すように、ビーコン信号Ｓａの送信間隔Ｔ２内を、データ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎの数に等分した複数のデータ送信期間Ｔｓに時系列的に分割する。送信間隔Ｔ２内で時系列的に並ぶ複数のデータ送信期間Ｔｓは、ＣＨ１→ＣＨ２→…→ＣＨｎの順にデータ用チャンネルが対応付けられる。無線通信部１１ａ，１２ａは、自己に割り付けられたデータ用チャンネルに対応するいずれかのデータ送信期間Ｔｓにのみ検針用通信機２へのリンク確立要求Ｓｂ（データ信号）を送信する。例えば、中継用通信機１Ａにデータ用チャンネルＣＨ２が割り当てられている場合、図４（ａ）に示すように、データ用チャンネルＣＨ２に対応するデータ送信期間Ｔｓａにリンク確立要求Ｓｂ（図４（ｃ）参照）を送信する。
【００３９】
一方、検針用通信機２の無線通信部２ａも、本システムで用いるデータ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎの総数を予め把握している。そして図４（ｂ）に示すように、ビーコン信号Ｓａの受信間隔Ｔ２（＝送信間隔Ｔ２）内を、データ用チャンネルＣＨ１〜ＣＨｎの数に等分した複数のデータ受信期間Ｔｒに時系列的に分割する。受信間隔Ｔ２内で時系列的に並ぶ複数のデータ受信期間Ｔｒは、ＣＨ１→ＣＨ２→…→ＣＨｎの順にデータ用チャンネルが対応付けられており、データ受信期間Ｔｒの各々は、同じデータ用チャンネルのデータ送信期間Ｔｓの各々に対応している。そして無線通信部２ａは、受信するデータ用チャンネルを、ビーコン信号Ｓａに含まれるチャンネル情報に基づいて固定し、当該固定したデータ用チャンネルに対応するデータ受信期間Ｔｒのみ受信動作を行う。図４（ａ）（ｂ）では、ビーコン信号Ｓａにチャンネル情報（ＣＨ２）を付加し、このビーコン信号Ｓａを受信した無線通信部２ａは、データ用チャンネルＣＨ２に対応するデータ受信期間Ｔｒａにのみ、データ用チャンネルＣＨ２で受信動作を行う。
【００４０】
具体的には、信号強度測定部２ｂが、データ受信期間Ｔｒａにおけるデータ用チャンネルＣＨ２の信号強度を検出する。無線通信部２ａは、この検出した信号強度が予め設定されている閾値を超えれば、データ用チャンネルＣＨ２の無線信号からプリアンブルＰＡの検出を行う。信号強度が予め設定されている閾値を超えない場合は、ビーコン信号Ｓａの受信間隔Ｔ２を再検出した後に、プリアンブルＰＡの検出処理を再度行う。
【００４１】
そして、プリアンブルＰＡが検出された場合には、ユニークワードＵＷの検出を続いて行う。ユニークワードＵＷが検出された場合には、続くアドレス情報ＤＡを参照して自己宛の信号であれば、続くデータＤＡＴＡ（ここではリンク確立要求）の受信を行う。そして、誤り訂正符号ＣＲで信号情報の異常の有無を確認し、異常が無ければ無線信号に格納された各情報を取得することで、リンク確立要求Ｓｂの受信を完了する。
【００４２】
また、データ用チャンネルＣＨ２からデータ受信期間Ｔｒの間にプリアンブルＰＡ、ユニークワードＵＷが検出されない場合には、ビーコン信号Ｓａの受信間隔Ｔ２を再検出した後に、プリアンブルＰＡの検出処理を再度行う。
【００４３】
自己宛のリンク確立要求を受信した検針用通信機２は、リンク確立要求の送信元の中継用通信機１Ａ、携行用通信機１Ｂに対し、リンク確立要求Ｓｂを検出したデータ用チャンネルを用いてＡＣＫ信号を返信し、当該データ用チャンネルで通信リンクを確立する。その後、リンク確立要求Ｓｂの送信元の中継用通信機１Ａ、携行用通信機１Ｂは、検針用通信機２と当該データ用チャンネルを用いた無線通信を行うことで、検針用通信機２から検針情報を取得する。
【００４４】
このようにして、検針用通信機２では、ビーコン信号Ｓａによって、データ用チャンネル毎のリンク確立要求Ｓｂの受信タイミング（データ受信期間Ｔｒａ）と、リンク確立要求Ｓｂの送信データ用チャンネルとを把握することができる。すなわち、検針用通信機２は、全てのデータ用チャンネルを順次切り替えてスキャンする必要がなく、リンク確立要求Ｓｂの送信に用いる１つのデータ用チャンネルのみを、当該データ用チャンネルに対応する１つのデータ受信期間Ｔｒの間だけスキャンすればよい。したがって、検針用通信機２は常にスキャン動作を行う必要がなく、省電力化を図ることが可能となる。
【００４５】
なお、上記各実施形態は、無線通信システムを電力の自動検針システムに適用する例について説明したが、遠隔制御システム、遠隔監視システム等の他のシステムに適用してもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１ データ収集通信機
１Ａ 中継用通信機
１１ａ 無線通信部
１Ｂ 携行用通信機
１２ａ 無線通信部
２ 検針用通信機
２ａ 無線通信部
２ｂ 信号強度測定部
Ｍ 検針メータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１の通信機と１つ以上の第２の通信機とが、１つの第１の無線チャンネルと、互いに周波数が異なる複数の第２の無線チャンネルとを用いて無線通信を行い、
前記第１の通信機の各々は、複数の第２の無線チャンネルから、他の１つ以上の第１の通信機とは異なる第２の無線チャンネルを割り当てられ、第１の無線チャンネルを用いてビーコン信号を所定周期で送信し、当該ビーコン信号の送信間隔内を第２の無線チャンネルの各々に対応する複数のデータ送信期間に分割して、自己に割り当てられた第２の無線チャンネルに対応するデータ送信期間に、当該第２の無線チャンネルを用いてデータ信号を送信し、
前記第２の通信機は、無線信号を受信する無線チャンネルを１つの第１の無線チャンネルおよび複数の第２の無線チャンネルの各々に切り替え可能に構成されて、当該切り替えた無線チャンネルを用いて無線信号を受信し、第１の無線チャンネルを用いてビーコン信号を受信した後に、当該ビーコン信号の受信間隔に基づいて、第２の無線チャンネルの各々を用いたデータ信号の受信タイミングを設定する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記第２の通信機は、データ信号の受信に用いる無線チャンネルを、ビーコン信号の受信間隔内で複数の第２の無線チャンネルの各々に順次切り替え、当該第２の無線チャンネルの切替順序は、前記第１の通信機における複数のデータ送信期間の各々に対応する第２の無線チャンネルの順序と同じに設定されることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記第１の通信機の各々は、第１の無線チャンネルを用いて、自己に割り当てられた第２の無線チャンネルを示すチャンネル情報を含むビーコン信号を所定周期で送信し、
前記第２の通信機は、データ信号の受信に用いる無線チャンネルを、受信したビーコン信号に含まれるチャンネル情報が示す第２の無線チャンネルに固定し、当該固定した第２の無線チャンネルを用いたデータ信号の受信期間は、当該固定した第２の無線チャンネルの前記データ送信期間に対応して設定される
ことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項１】
複数の第１の通信機と１つ以上の第２の通信機とが、１つの第１の無線チャンネルと、互いに周波数が異なる複数の第２の無線チャンネルとを用いて無線通信を行い、
前記第１の通信機の各々は、複数の第２の無線チャンネルから、他の１つ以上の第１の通信機とは異なる第２の無線チャンネルを割り当てられ、第１の無線チャンネルを用いてビーコン信号を所定周期で送信し、当該ビーコン信号の送信間隔内を第２の無線チャンネルの各々に対応する複数のデータ送信期間に分割して、自己に割り当てられた第２の無線チャンネルに対応するデータ送信期間に、当該第２の無線チャンネルを用いてデータ信号を送信し、
前記第２の通信機は、無線信号を受信する無線チャンネルを１つの第１の無線チャンネルおよび複数の第２の無線チャンネルの各々に切り替え可能に構成されて、当該切り替えた無線チャンネルを用いて無線信号を受信し、第１の無線チャンネルを用いてビーコン信号を受信した後に、当該ビーコン信号の受信間隔に基づいて、第２の無線チャンネルの各々を用いたデータ信号の受信タイミングを設定する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記第２の通信機は、データ信号の受信に用いる無線チャンネルを、ビーコン信号の受信間隔内で複数の第２の無線チャンネルの各々に順次切り替え、当該第２の無線チャンネルの切替順序は、前記第１の通信機における複数のデータ送信期間の各々に対応する第２の無線チャンネルの順序と同じに設定されることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記第１の通信機の各々は、第１の無線チャンネルを用いて、自己に割り当てられた第２の無線チャンネルを示すチャンネル情報を含むビーコン信号を所定周期で送信し、
前記第２の通信機は、データ信号の受信に用いる無線チャンネルを、受信したビーコン信号に含まれるチャンネル情報が示す第２の無線チャンネルに固定し、当該固定した第２の無線チャンネルを用いたデータ信号の受信期間は、当該固定した第２の無線チャンネルの前記データ送信期間に対応して設定される
ことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２５００２５（Ｐ２０１１−２５００２５Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１９６２１（Ｐ２０１０−１１９６２１）
【出願日】平成２２年５月２５日（２０１０．５．２５）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２５日（２０１０．５．２５）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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