無線通信装置
【課題】一度プロセッサが完成するとさらに消費電力を低減するのは非常に困難であるということ。
【解決手段】本発明の無線通信装置は、外部クロック部３とその外部クロック部３が出力するクロック信号で動作するマイコン部２とを備えている。マイコン部２は、外部クロック部３が出力するクロック信号を受信する受信手段５を制御し、各手段にクロック信号を供給する通常動作モードか各手段へのクロック信号の供給を停止する低消費電力動作モードかの動作モードを設定し、その動作モードに応じた動作モード信号を外部クロック部３に出力する。そして、外部クロック部３は、その動作モード信号を受信し、マイコン部２が低消費電力動作モードに設定されたことを検出すると、マイコン部２へのクロック信号の出力を停止し、低消費電力動作モードに移行する。
【解決手段】本発明の無線通信装置は、外部クロック部３とその外部クロック部３が出力するクロック信号で動作するマイコン部２とを備えている。マイコン部２は、外部クロック部３が出力するクロック信号を受信する受信手段５を制御し、各手段にクロック信号を供給する通常動作モードか各手段へのクロック信号の供給を停止する低消費電力動作モードかの動作モードを設定し、その動作モードに応じた動作モード信号を外部クロック部３に出力する。そして、外部クロック部３は、その動作モード信号を受信し、マイコン部２が低消費電力動作モードに設定されたことを検出すると、マイコン部２へのクロック信号の出力を停止し、低消費電力動作モードに移行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低消費電力化を図るために通常動作モードから消費電力がより小さい低消費電力動作モードに定期的に移行する無線通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電源が電池などのために低消費電力化が要求される無線通信装置においては、無線通信時は高速で動作する必要があるため、高速クロック信号を用いて内部回路を動作させる通常動作モードで動作し、無線通信が発生しない間は消費電力の低減のため低速クロック信号を用いて内部回路を動作させ、かつ必要な回路のみに低速クロック信号を供給する低消費電力動作モードで動作させる必要がある。
【０００３】
特許文献１によれば、ＴＤＭＡ方式の通信システムにおける携帯端末等の無線通信装置において、プロセッサは、通話時と待ち受けの論理制御信号の受信時においては、高速発振回路から出力される高速クロック信号に基づいて動作し、待ち受け時の論理制御信号の受信後、次の論理制御信号を受信するまでは、低速発振回路から出力される低速クロック信号に基づいて動作し、これにより無線通信装置の消費電力を低減するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１７２３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１は、無線電文（ＴＤＭＡ信号）を待ち受けている間、プロセッサは低消費電力動作モードで動作しているが、プロセッサが有する内部の低速発振回路を用いて動作しているため、低速発振回路をより低消費電力の回路に変更したい場合、プロセッサ全体を変更しなければならない。このため、回路をより低消費電力の回路に変更するためにはプロセッサの設計・製作・検証を再度実施する必要があり、非常に手間と時間がかかる。また回路の設計プロセスもプロセッサ自体と発振回路とを同一にしなければならないという制約も生じる。つまり一度プロセッサが完成するとさらに消費電力を低減するのは非常に困難であるという課題があった。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、マイコン部のソフトウェアの制御などの変更を必要とせずに外部クロック部を容易に変更でき、より消費電力の低減が可能な無線通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従来の課題を解決するために、本発明の無線通信装置は、外部クロック部と外部クロック部が出力するクロック信号で動作するマイコン部とを備えている。そして、マイコン部は、外部クロック部が出力するクロック信号を受信し各手段にクロック信号を供給する受信手段と、受信手段を制御し各手段にクロック信号を供給する通常動作モードか各手段へのクロック信号の供給を停止する低消費電力動作モードかの動作モードを設定する制御手段と、制御手段により設定された動作モードに応じた動作モード信号を外部クロック部に出力する動作モード出力手段と、を備えている。そして、外部クロック部は、動作モード出力手段から出力された動作モード信号を受信し、マイコン部が低消費電力動作モードに設定されたことを検出すると、マイコン部へのクロック信号の出力を停止し、低消費電力
動作モードに移行するものである。
【０００８】
この構成により、外部クロック部は、動作モード出力手段からマイコン部が低消費電力動作モードに設定されたことを検出すると、前記マイコン部へのクロック信号の出力を停止し、低消費電力動作モードに移行することで無線通信装置の消費電力の低減を図ることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の無線通信装置を用いることにより、マイコン部の外部に低速発振回路である外部クロック部を設け、マイコン部から外部クロック部に対して、ハード的にクロック信号の供給および停止を指示する制御信号を出力する構成とすることで、外部クロック部を変更する場合でも、マイコン部のソフトウェアの制御などの変更を必要とせずに容易に変更できるため、マイコン部が完成した後も低消費電力の外部クロック部を変更することで消費電力の低減を容易に図ることができる。つまりマイコン部と外部クロック部のそれぞれに異なった最適な設計プロセスを適用できるため、外部クロック部には消費電力が最も優れた設計プロセスを採用でき無線通信装置の低消費電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一の実施の形態における無線通信装置を用いた無線通信システムの構成図
【図２】本発明の第一の実施の形態における同期信号送受信のシーケンス図
【図３】本発明の第一の実施の形態における無線通信装置のブロック図
【図４】本発明の第一の実施の形態における無線通信装置のシーケンス図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の発明は、マイコン部と外部クロック部とからなり、前記マイコン部は前記外部クロック部が出力するクロック信号で動作する無線通信装置において、前記マイコン部は、前記外部クロック部が出力するクロック信号を受信し各手段にクロック信号を供給する受信手段と、前記受信手段を制御し各手段にクロック信号を供給する通常動作モードか各手段へのクロック信号の供給を停止する低消費電力動作モードかの動作モードを設定する制御手段と、前記制御手段の制御により前記動作モードに基づいた信号を前記外部クロック部に出力する動作モード出力手段とを備える。
【００１２】
そして、マイコン部から外部クロック部に対して、ハード的にクロックの供給および停止を指示する制御信号を出力する構成とすることで、外部クロック部を変更する場合でも、マイコン部のソフトウェアの制御などの変更を必要とせずに容易に変更できるため、マイコン部が完成した後も低消費電力の外部クロック部を変更することで消費電力の低減を容易に図ることができる。つまりマイコン部と外部クロック部のそれぞれに異なった最適な設計プロセスを適用できるため、外部クロック部には消費電力が最も優れた設計プロセスを採用でき無線通信装置の低消費電力化を図ることができる。
【００１３】
第２の発明は、動制御手段の制御により動作モード出力手段から外部クロック部への信号出力を遅延させる遅延手段を備える。
【００１４】
そして、前記遅延手段はマイコン部が通常動作モードから低消費電力動作モードに移行するために要する時間情報が記憶され、低消費電力動作モードに移行する時間タイミングに同期して前記信号の出力を遅延させることにより、マイコン部は低消費電力動作モードに移行途中に、外部クロック部からのクロック信号の供給が停止されることにより、低消費電力動作モードに移行するための命令が実行されなくなり、低消費電力動作モードに移行できないということがなくなり、確実に低消費電力動作モードに移行して無線通信装置
の低消費電力化を図ることができる。
【００１５】
第３の発明は、動作モード出力手段は、通常動作モードか低消費電力動作モードかを検出する。
【００１６】
そして、低消費電力動作モードが設定された時間タイミングに同期して外部クロック部に信号を出力することにより、外部クロック部はマイコン部が低消費動作モードに移行すると直ちにクロック信号の出力を停止し低消費電力動作モードに移行できるため、さらなる無線通信装置の低消費電力化を図ることができる。
【００１７】
第４の発明は、外部クロック部がマイコン部に対して一定時間経過後に信号を出力するための設定を行う通信手段と、前記通信手段で設定された一定時間経過後に前記外部クロック部が出力する割り込み信号を受信し制御手段に対して信号を出力する割り込み受信手段とを備える。
【００１８】
そして、前記マイコン部における前記制御手段は、低消費電力動作モードが設定された後に前記割り込み受信手段から出力される信号を受信することにより低消費電力動作モードを解除し、前記外部クロック部が出力するクロック信号を各手段に供給することにより、マイコン部は低消費電力動作モードから確実かつ容易に通常動作モードに移行することができる。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２０】
（実施の形態１）
最初に本無線通信装置を用いた無線通信システムの一例として、親機、中継機および子機から構成される無線自動検針システムについて説明する。
【００２１】
図１は本発明の無線自動検針システムの一例である。同図において、１０１は親機、１０２〜１０４は親機１０１に属する子機、２０１は親機１０１に属する中継機、２０２〜２０４は中継機２０１に属する子機、３０１は中継機２０１に属する中継機、３０２〜３０４は中継機３０１に属する子機、４０１は中継機３０１に属する中継機である。
【００２２】
親機１０１、中継機２０１、３０１、４０１は同期信号を定期的に送信し、親機１０１、中継機２０１、３０１、４０１のそれぞれに属する各子機は前記同期信号を受信することにより親機１０１、中継機２０１、３０１、４０１の時計に同期することができる。そして各子機は属する親機１０１、中継機２０１、３０１、４０１が送信するタイミングで間欠受信を行い、属する親機１０１、中継機２０１、３０１、４０１が受信するタイミングで端末発呼通信を行うことができる。
【００２３】
以下、図１及び図２を参照しながら本発明の無線自動検針システムの動作について説明する。図２（Ａ）は親機１０１が定期的に送信する同期信号の様子を示す図である。親機１０１は図２（Ａ）に示すように時間Ｔ１秒ごとに第１同期信号と第２同期信号を交互に送信する。
【００２４】
第１同期信号は２×Ｔ１秒毎のタイミングで即座に送信される。一方、第２同期信号は第１同期信号の送信タイミングからＴ１秒後のタイミングを基点にランダムな時間Ｔ３秒（ただし、Ｔ３秒＜Ｔ２秒＜Ｔ１秒とする）待って送信される。例えばＴ１は４秒、Ｔ２は１００ｍ秒、Ｔ３は１０ｍ秒×ｎ、ｎは０〜９の間の整数でランダムに選ばれる。また第１同期信号及び第２同期信号の送信時間は１０ｍ秒以下に設定されている。
【００２５】
子機１０２〜１０４及び中継機２０１は図２（Ａ）に示す同期信号を受信する。最初子機１０２〜１０４及び中継機２０１はどのタイミングで同期信号が送信されるか分からないためＴ１秒以上の時間にわたり受信動作を継続する。Ｔ１秒以上の時間、受信動作を継続すれば必ず第１同期信号或いは第２同期信号を受信することができる。また、Ｔ１秒以上の時間、受信動作を継続すれば親機１０１からの同期信号を受信する以外に、中継機２０１、３０１、４０１からの同期信号を受信する場合も考えられる。複数の同期信号を受信した場合は、同期信号レベルが所定レベル以上であって、中継段数の最も少ない無線機の同期信号に時計を合わせる。例えば、中継機４０１⇒中継機３０１⇒中継機２０１⇒親機１０１の順番で中継段数が少なくなっていく。親機１０１は中継段数０でありもっとも中継段数が少ない。
【００２６】
第２同期信号を受信した場合にはランダムな時間Ｔ３秒の遅延がある。第２同期信号を受信して親機１０１の第１同期信号の送信タイミングに同期を取る子機１０２〜１０４にとってランダムな時間Ｔ３がいくつなのか分からないとＴ１ごとの第１同期信号或いは第２同期信号の送信タイミングの基点が分からない。そこで第２同期信号を送信する親機１０１は第２同期信号の信号フォーマットの中にランダムな遅延時間Ｔ３がいくつであるかという情報を挿入して第２同期信号を送信する。そして第２同期信号を受信する子機１０２〜１０４は第２同期信号の信号フォーマット中に含まれるランダムな遅延時間Ｔ３の情報を用いてＴ３秒を補正してＴ１秒のタイミングの基点を算出することができる。上記動作により子機１０２〜１０４は親機１０１の同期送信タイミングＴ１秒に同期することができる。そして第１同期信号が送信されるタイミングで間欠受信動作を行い、第１同期信号を受信する。
【００２７】
図２（Ｂ）に親機１０１が送信する同期信号と子機１０２〜１０４が前記同期信号を受信するタイミングの動作を示す。図２（Ｂ）（１）に示すように親機１０１は第１同期信号と第２同期信号を交互に送信する。子機１０２〜１０４及び中継機２０１は図２（Ｂ）（２）に示すように第１同期信号のタイミングの整数倍の周期で間欠受信している。そして第１同期信号を検出した場合は次の間欠受信タイミングで第１同期信号の検出動作を行う。もし第１同期信号が検出できなかった時は、次の第２同期信号のタイミングで起き上がり第２同期信号を受信し、同期を取り直す。
【００２８】
ここで、図１に示すシステムが親機１０１の近傍に複数あった場合を考える。各システムは同期しておらず、各システムから送信される同期信号は非同期状態にある。同期信号送信間隔Ｔ１は４秒、同期送信時間は１０ｍ秒とすると同期送信のデューティ比は１／４００であり、各システムから送信される同期信号同士が非同期であってもぶつかる確率は低い。しかしながら各システムの同期送信間隔Ｔ１には若干の時計誤差があるため時間経過とともに徐々に各システムから送信される同期信号のタイミングがずれていき、いつか同期信号送信のタイミングが一致してしまうことが考えられる。
【００２９】
一度このタイミングが一致すると時計誤差でタイミングがずれていくまで衝突が発生するため、長時間にわたり第１同期信号が衝突状態になる。しかしながら第２同期信号はランダムな遅延時間Ｔ３で送信されるため例え各システムの同期送信タイミングが一致してしまった場合でも第２同期信号が衝突する確率は低くなる。そして第２同期信号が連続して衝突する確率はもっと低くなる。すなわち、たとえ各システムの同期送信タイミングが一致してしまい、第１同期信号が衝突して検出できない状態が続いた場合でも、第２同期信号は衝突しないため各々の親機１０１に属する子機１０２〜１０４及び中継機２０１は親機１０１の第２同期信号を検出して親機１０１の時計に同期させることができる。
【００３０】
図２（Ｃ）は同期信号の信号フォーマットと同期信号受信方法を説明する図である。図
２（Ｃ）の（１）は同期信号の信号フォーマット、図２（Ｃ）の（２）は同期信号受信方法である。図２（Ｃ）の（１）の同期信号フォーマットは図２（Ａ）に示すＴ１秒毎に送信される第１同期信号及び２の信号フォーマットである。図２（Ｃ）の（２）に示す受信方法は図２（Ｂ）の（１）のタイミングで第１同期信号或いは第２同期信号を受信する時の受信方法である。
【００３１】
同期信号の信号フォーマットは「１０１０・・・・・」の繰り返しからなる冗長ビットと、第１同期信号或いは第２同期信号から構成されている。なお第１同期信号或いは第２同期信号の信号フォーマットは図に記載していないが、「１０１０・・・・・」の繰り返しからなるビット同期信号と、データの先頭を見つけるためのフレーム同期信号と、時計同期を取るための制御信号とから成り立っている。冗長ビット長はＴ４である。
【００３２】
子機１０２〜１０４及び中継機２０１が親機１０１の第１同期信号を検出して時計同期を取ったとしても次の第１同期信号を受信するまでの間に親機１０１に内蔵されている時計と子機１０２〜１０４及び中継機２０１がそれぞれ内蔵している時計との間で若干時計誤差が生じる。
【００３３】
一般に無線機に内蔵される時計の基準発振源として水晶振動子を用いて発生させた水晶発振信号が用いられる。前記水晶振動子で発振させた発振周波数誤差は温度変化等を考慮すると最大±１００ｐｐｍである。さらに同期信号を送信する無線機の発振周波数誤差が最大±１００ｐｐｍであり、前記同期信号を受信する無線機の発振周波数誤差も最大±１００ｐｐｍであるとすると、同期信号送信側と同期信号受信側の相対発振周波数誤差は最大±２００ｐｐｍである。
【００３４】
例えばＴ１＝４秒、第１同期信号は２×Ｔ１＝８秒ごとに送信され、子機１０２〜１０４及び中継機２０１は８×Ｔ１＝３２秒ごとに前記第１同期信号を受信したとすると３２秒間における親機１０１と子機１０２〜１０４及び中継機２０１との間の最大時計誤差は３２秒×±２００ｐｐｍ＝±６．４ｍ秒である。そこで±６．４ｍ秒の最大時計誤差が発生したとしても第１同期信号を確実に受信できるように子機１０２〜１０４及び中継機２０１は第１同期信号の送信タイミングより６．４ｍ秒早めに受信手段の電源をＯＮしタイムアウト時間Ｔ６を設定する。そしてＴ５の時間間隔でＴ６の時間、間欠受信動作を繰り返す。
【００３５】
最大時計誤差をＸとした場合、Ｘは子機１０２〜１０４及び中継機２０１が第１同期信号を受信する受信周期によって変わってくる。前記受信周期は２×Ｔ１×Ｎ（Ｎは任意の整数）であり、最大時計誤差±ＸはＸ＝２×Ｔ１×Ｎ×２００ｐｐｍで計算される。従って第１同期信号を受信する前記受信周期を考慮し、子機１０２〜１０４及び中継機２０１は第１同期信号の送信タイミングより前記計算式で計算される最大時計誤差Ｘだけ早めに受信手段の電源をＯＮするように設定し、タイムアウト時間をＴ６に設定する。そしてＴ５秒間隔でＴ６秒間、間欠受信動作を繰り返す。Ｔ５＜Ｔ４に設定されている。
【００３６】
Ｔ６は最大時計誤差±Ｘを考慮して２×Ｘ＜Ｔ６に設定される。子機１０２〜１０４及び中継機２０１はＴ６秒の間に必ず長さＴ４の冗長ビットを検出し第１同期信号を受信できる。そして子機１０２〜１０４及び中継機２０１はＴ４の冗長ビットを検出するとタイムアウト時間Ｔ６をキャンセルし受信を継続する。第１同期信号は１０ｍ秒程度であり、消費電流を考慮し最大時計誤差±Ｘは一般に第１同期信号の長さ１０ｍ秒より小さく設定される。よってＴ６のタイムアウト時間も第１同期信号の長さ１０ｍ秒のせいぜい２倍までである。
【００３７】
次に、第１同期信号が受信できなくて第２同期信号を受信する場合について考える。第
２同期信号の冗長ビットもＴ４の長さである。そして子機１０２〜１０４及び中継機２０１は第１同期信号の送信タイミングより最大時計誤差Ｘだけ早めに受信手段の電源をＯＮしタイムアウト時間Ｔ７を設定する。そしてＴ５秒間隔でＴ７秒間、間欠受信動作を繰り返す。Ｔ５＜Ｔ４に設定されている。Ｔ７は最大時計誤差±Ｘ＋ランダム遅延時間の最大値Ｔ２を考慮して（２×Ｘ＋Ｔ２）＜Ｔ７に設定される。子機１０２〜１０４及び中継機２０１はＴ７秒の間に必ず長さＴ４の冗長ビットを検出し第２同期信号を受信できる。本実施の形態ではＴ２は最大９０ｍ秒であり、Ｘは１０ｍ秒程度であるのでＴ７は１１０ｍ秒より少し大きな値に設定される。
【００３８】
なお図２（Ｃ）に示す同期信号送信タイミングと同期信号受信タイミングは、同期信号送信側である親機１０１と同期信号受信側である子機１０２〜１０４及び中継機２０１との間の相対時計誤差が零の場合であり、前記相対誤差が零でない場合は同期信号送信タイミングが同期信号受信タイミングに対して最大時計誤差±Ｘの間で前後にずれる。
【００３９】
以上説明した中継機２０１、中継機３０１および中継機４０１、子機１０２〜１０４、子機２０２〜２０４および３０２子機〜３０４は第１同期信号および第２同期信号を受信する間は通常動作モードで動作しており、同期信号の受信動作が終了すると次のタイミングの同期信号の受信まで低消費電力動作モードに移行する。そして低消費電力動作モードが解除されて、再び通常動作モードに移行するという動作を繰り返している（間欠受信）。
【００４０】
図３は先に述べた中継機および子機すなわち本発明の無線通信装置のブロック図の一例である。図４は無線通信装置におけるマイコン部と外部クロック部との通信シーケンス図である。図３において、１は中継機もしくは子機に相当する無線通信装置、２はマイコン部、３は外部クロック部であり、無線通信装置１はマイコン部２と外部クロック部３とから構成される。
【００４１】
マイコン部２は、制御手段４と、受信手段５と、通信手段６と、動作モード出力手段７と、無線通信手段８と、遅延手段９と、割り込み受信手段１０とを備えている。制御手段４は、は通常動作モードと低消費電力動作モードとの二つの動作モードの切り換えと各手段の制御を司るものである。受信手段５は外部クロック部３からクロック信号の供給を受信し各手段にクロック信号を供給するものである。通信手段６は制御手段の制御により外部クロック部３に対してクロック信号の供給タイミングやクロック信号の周波数の設定を行うためのものである。動作モード出力手段７は外部クロック部３に対して制御手段４の動作モードである通常動作モードか低消費電力動作モードかを報知するための動作モード信号を送信するものである。無線通信手段８は親機、中継機または子機との通信を行うためのものである。遅延手段９は制御手段４の制御により動作モード出力手段７から出力する動作モード信号の遅延時間があらかじめ設定されたものである。割り込み受信手段１０は外部クロック部３から低消費電力動作モードを解除して通常動作モードへ移行するための信号として受信した割り込み信号を制御手段４に出力するものである。
【００４２】
外部クロック部３は、クロック制御手段１１と、クロック生成手段１２と、クロック出力手段１３と、クロック割り込み出力手段１４と、クロック通信手段１５とを備えている。クロック制御手段１１は各手段の制御を司るものである。クロック生成手段１２は各手段に動作するためのクロック信号を供給するものである。クロック出力手段１３はクロック生成手段１２から供給されたクロック信号をクロック制御手段１１の制御によりマイコン部２に対して出力するものである。クロック割り込み出力手段１４はクロック制御手段１１の制御によりマイコン部２に割り込み信号を出力するものである。クロック通信手段１５はマイコン部２と通信を行いクロック割り込み出力手段１４が出力する時間タイミングを受信するものである。
【００４３】
以下、図３および図４を参照しながら本発明の無線通信装置１の動作について説明する。
【００４４】
外部クロック部３のクロック生成手段１２は、例えば水晶振動子と発振回路から構成され、３２ｋＨｚのクロック信号が生成される。この生成された３２ｋＨｚのクロック信号が各手段に供給されることにより、外部クロック部３は動作している。クロック制御手段１１はクロック出力手段１３を制御して、クロック信号の外部への出力をＯＮ／ＯＦＦする。電源投入時（ＳＴＥＰ１）はクロック出力手段１３からマイコン部２に対してクロック信号を出力している（ＳＴＥＰ２）。
【００４５】
一方、マイコン部２は、電源投入（ＳＴＥＰ３）された後に、受信手段５を介して、クロック出力手段１３が出力する３２ｋＨｚのクロック信号を受信し、この受信したクロック信号と別のクロック生成手段（図示していない）で生成されたＭＨｚ単位の高速クロック信号（例えば、１１ＭＨｚ）は、共に各手段に供給される。また、制御手段４は通常動作モードといわれる動作モードで動作を開始する（ＳＴＥＰ４）。次に制御手段４は、無線通信手段８を用いて同期信号を受信するための無線受信を行う（ＳＴＥＰ５）。次に、同期信号の受信が終了し低消費電力動作モードに移行する前に、制御手段４は通信手段６を用いて低消費電力動作モードから通常動作モードに復帰するための設定を行う（ＳＴＥＰ６）。例えば、制御手段４は、クロック割り込み出力手段１４が出力する信号の時間タイミング情報を外部クロック部３に送信し設定する（例えば先に述べたように、８×Ｔ１＝３２秒からα秒を減算した時間を設定する、α秒は外部クロック部３での処理時間である）。設定が完了すると、制御手段４は、割り込み許可設定を行う（ＳＴＥＰ７）。割り込み許可設定とは、割り込み受信手段１０がクロック割り込み出力手段１４からの割り込み信号を受信した際に、制御手段４に対してその旨の信号を出力することを許可するものである。割り込み許可設定が終了すると、制御手段４は、高速クロック信号の各手段への供給を停止し（図示せず）、かつ、制御手段４以外の各手段への３２ｋＨｚのクロック信号の供給を停止する。そして、動作モード出力手段７に対して低消費電力動作モードに移行したことを示す動作モード信号の送信を指示し（ＳＴＥＰ８）、低消費電力動作モード、すなわちストップ動作モード、への移行を完了する（ＳＴＥＰ９）。
【００４６】
次に、外部クロック部３のクロック制御手段１１がクロック通信手段１５を介して先の時間タイミング情報（３２秒−α秒）を受信した後、マイコン部２が低消費電力動作モードに移行した旨の動作モード信号を動作モード出力手段７から受信すると、クロック出力手段１３を制御して受信手段５へのクロック信号の出力を停止する（ＳＴＥＰ１０）。そして内部のタイマを起動した上で低消費電力動作モードに移行して、時間タイミング情報に含まれる時間が経過するまで待機する（ＳＴＥＰ１１）。このタイマが満了すると、クロック制御手段１１は、クロック割り込み出力手段１４に対して、マイコン部２に対して割り込み信号を送信し、クロック出力手段１３を制御して３２ｋＨｚのクロック信号の出力を開始する（ＳＴＥＰ１２）。
【００４７】
そして割り込み受信手段１０が先の割り込み信号を受信し、受信したことを報知する信号を制御手段４に対して出力する。制御手段４は、この信号を受信すると、低消費電力動作モード（ＳＬＯＷ動作モード）の状態で各手段へ３２ｋＨｚのクロック信号と高速クロック信号の供給を開始し、通常動作モードに移行する（ＳＴＥＰ１３）。そして、無線通信手段８を用いて同期信号の受信を行う（ＳＴＥＰ１４）。
【００４８】
なお、先の説明では、動作モード出力手段７から動作モード信号を出力する場合は、制御手段４の指示に基づくとして説明したが、動作モード出力手段７が制御手段４における動作モードを監視し、通常動作モードから低消費電力動作モードに移行したら直ちに動作
モード信号を送信する構成にしてもよい。
【００４９】
なお、動作モード出力手段７からクロック制御手段１１に対して動作モード信号を送信する際に、遅延手段９に制御手段４によってあらかじめ遅延時間が設定されている場合は、動作モード出力手段７は前記遅延手段９に設定されている時間の経過後に動作モード信号を送信するようにすることもできる。
【００５０】
なお、通常動作モードは、マイコン部２が高速クロック信号で動作する動作モードであり、ノーマルモードや高速モードとも呼ばれる。
【００５１】
なお、低消費電力動作モードは、マイコン部２が高速クロック信号で動作せず、３２ｋＨｚのクロック信号でのみ動作するＳＬＯＷ動作モードと呼ばれる動作モードや両方ともで動作せずにＳＬＯＷ動作モードと比較してさらに低消費電力動作モードであるＳＴＯＰ動作モードと呼ばれる動作モードのことであり、待機モードとも呼ばれる。
【００５２】
なお、マイコン部２としてはマイクロコンピュータが考えられ、ＣＰＵやメモリを１つのＬＳＩチップに集積した回路のことである。また外部クロック部３としてはＲＴＣ（Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ ｃｌｏｃｋ）が考えられ、３２ｋＨｚのクロック信号の外部出力、マイクロコンピュータから設定された時間経過後に割り込み信号の出力、時計データの出力、カレンダーデータを出力する機能を有する低電圧動作や低消費電力に特化したＬＳＩが考えられる。
【００５３】
また、本発明の無線通信装置を用いた無線自動検針システムはガス、水道、および電力の自動検針システムなどに用いることができる。例えばガスの無線自動検針システムでは、子機１０２〜１０４、２０２〜２０４、３０２〜３０４にはガスメータが接続され、親機１０１からのポーリング通信により子機１０２〜１０４、２０２〜２０４、３０２〜３０４に接続されたガスメータのガス検針データを親機１０１に収集することができる。そして収集されたガス検針データを親機１０１に接続された公衆回線を用いてセンターサーバに送ることができる。また中継機２０１、３０１、４０１も子機としての機能を有しガスメータが接続されてもよい。
【００５４】
なお、各手段へのクロック信号の供給制御は、制御手段４が受信手段５を制御して実施するとしたが、各手段にそれぞれにクロック信号の入力ＯＮ／ＯＦＦ機能をもたせ、制御手段４が各手段それぞれを制御する構成とすることも考えられる。
【００５５】
なお、マイコン部２における通信手段６と外部クロック部３におけるクロック通信手段１５の通信方式としては、一般的に用いられているＩ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、３−Ｗｉｒｅと呼ばれるシリアルバスが考えられる。これらの通信方式では、通常、マイコン部２はこれらの機能を有しているため、外部クロック部３と通信を行うために新たに機能を追加する必要がなく、無線通信装置１のコスト低減を図ることができる。また外部クロック部３として一般的なＲＴＣを使用することができるため、外部クロック部３を変更し低消費電力化を図ることが容易である。
【００５６】
以上のように本発明の無線通信装置１を用いれば、マイコン部２の外部に低速発振回路である外部クロック部３を設け、マイコン部２から外部クロック部３に対して、ハード的にクロックの供給および停止を指示する制御信号を出力する構成とすることで、外部クロック部３を変更する場合でも、マイコン部２のソフトウェアの制御などの変更を必要とせずに外部クロック部３を容易に変更できるため、マイコン部２が完成した後もより低消費電力の外部クロック部３に変更することで消費電力の低減を容易に図ることができる。つ
まりマイコン部２と外部クロック部３のそれぞれに異なった最適な設計プロセスを適用できるため、外部クロック部３には消費電力が最も優れた設計プロセスを採用でき低消費電力化を図ることができる。さらに、マイコン部２はＳＴＯＰ動作モードと呼ばれるクロック信号がどの手段にも供給されていない最も消費電力が低い動作モードに移行でき、かつ外部クロック部３もクロック信号を出力しない低消費動作モードに移行できるため、低消費電力に優れた無線通信装置を容易に実現することができ、通信手段６として汎用的な通信方式を採用すればコストの低減も図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように本発明にかかる無線通信装置は、クロック供給部を技術の進歩にあわせて容易にもっとも低消費電力な手段（回路）に変更できるため、電源が電池であり低消費電力化が可能な無線通信装置を実現できる。
【符号の説明】
【００５８】
１ 無線通信装置
２ マイコン部
３ 外部クロック部
４ 制御手段
５ 受信手段
６ 通信手段
７ 動作モード出力手段
８ 無線通信手段
９ 遅延手段
１０ 割り込み受信手段
１１ クロック制御手段
１２ クロック生成手段
１３ クロック出力手段
１４ クロック割り込み出力手段
１５ クロック通信手段
１０１ 親機
１０２〜１０４、２０２〜２０４、３０２〜３０４ 子機
２０１、３０１、４０１ 中継機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低消費電力化を図るために通常動作モードから消費電力がより小さい低消費電力動作モードに定期的に移行する無線通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電源が電池などのために低消費電力化が要求される無線通信装置においては、無線通信時は高速で動作する必要があるため、高速クロック信号を用いて内部回路を動作させる通常動作モードで動作し、無線通信が発生しない間は消費電力の低減のため低速クロック信号を用いて内部回路を動作させ、かつ必要な回路のみに低速クロック信号を供給する低消費電力動作モードで動作させる必要がある。
【０００３】
特許文献１によれば、ＴＤＭＡ方式の通信システムにおける携帯端末等の無線通信装置において、プロセッサは、通話時と待ち受けの論理制御信号の受信時においては、高速発振回路から出力される高速クロック信号に基づいて動作し、待ち受け時の論理制御信号の受信後、次の論理制御信号を受信するまでは、低速発振回路から出力される低速クロック信号に基づいて動作し、これにより無線通信装置の消費電力を低減するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１７２３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１は、無線電文（ＴＤＭＡ信号）を待ち受けている間、プロセッサは低消費電力動作モードで動作しているが、プロセッサが有する内部の低速発振回路を用いて動作しているため、低速発振回路をより低消費電力の回路に変更したい場合、プロセッサ全体を変更しなければならない。このため、回路をより低消費電力の回路に変更するためにはプロセッサの設計・製作・検証を再度実施する必要があり、非常に手間と時間がかかる。また回路の設計プロセスもプロセッサ自体と発振回路とを同一にしなければならないという制約も生じる。つまり一度プロセッサが完成するとさらに消費電力を低減するのは非常に困難であるという課題があった。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、マイコン部のソフトウェアの制御などの変更を必要とせずに外部クロック部を容易に変更でき、より消費電力の低減が可能な無線通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従来の課題を解決するために、本発明の無線通信装置は、外部クロック部と外部クロック部が出力するクロック信号で動作するマイコン部とを備えている。そして、マイコン部は、外部クロック部が出力するクロック信号を受信し各手段にクロック信号を供給する受信手段と、受信手段を制御し各手段にクロック信号を供給する通常動作モードか各手段へのクロック信号の供給を停止する低消費電力動作モードかの動作モードを設定する制御手段と、制御手段により設定された動作モードに応じた動作モード信号を外部クロック部に出力する動作モード出力手段と、を備えている。そして、外部クロック部は、動作モード出力手段から出力された動作モード信号を受信し、マイコン部が低消費電力動作モードに設定されたことを検出すると、マイコン部へのクロック信号の出力を停止し、低消費電力
動作モードに移行するものである。
【０００８】
この構成により、外部クロック部は、動作モード出力手段からマイコン部が低消費電力動作モードに設定されたことを検出すると、前記マイコン部へのクロック信号の出力を停止し、低消費電力動作モードに移行することで無線通信装置の消費電力の低減を図ることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の無線通信装置を用いることにより、マイコン部の外部に低速発振回路である外部クロック部を設け、マイコン部から外部クロック部に対して、ハード的にクロック信号の供給および停止を指示する制御信号を出力する構成とすることで、外部クロック部を変更する場合でも、マイコン部のソフトウェアの制御などの変更を必要とせずに容易に変更できるため、マイコン部が完成した後も低消費電力の外部クロック部を変更することで消費電力の低減を容易に図ることができる。つまりマイコン部と外部クロック部のそれぞれに異なった最適な設計プロセスを適用できるため、外部クロック部には消費電力が最も優れた設計プロセスを採用でき無線通信装置の低消費電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一の実施の形態における無線通信装置を用いた無線通信システムの構成図
【図２】本発明の第一の実施の形態における同期信号送受信のシーケンス図
【図３】本発明の第一の実施の形態における無線通信装置のブロック図
【図４】本発明の第一の実施の形態における無線通信装置のシーケンス図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の発明は、マイコン部と外部クロック部とからなり、前記マイコン部は前記外部クロック部が出力するクロック信号で動作する無線通信装置において、前記マイコン部は、前記外部クロック部が出力するクロック信号を受信し各手段にクロック信号を供給する受信手段と、前記受信手段を制御し各手段にクロック信号を供給する通常動作モードか各手段へのクロック信号の供給を停止する低消費電力動作モードかの動作モードを設定する制御手段と、前記制御手段の制御により前記動作モードに基づいた信号を前記外部クロック部に出力する動作モード出力手段とを備える。
【００１２】
そして、マイコン部から外部クロック部に対して、ハード的にクロックの供給および停止を指示する制御信号を出力する構成とすることで、外部クロック部を変更する場合でも、マイコン部のソフトウェアの制御などの変更を必要とせずに容易に変更できるため、マイコン部が完成した後も低消費電力の外部クロック部を変更することで消費電力の低減を容易に図ることができる。つまりマイコン部と外部クロック部のそれぞれに異なった最適な設計プロセスを適用できるため、外部クロック部には消費電力が最も優れた設計プロセスを採用でき無線通信装置の低消費電力化を図ることができる。
【００１３】
第２の発明は、動制御手段の制御により動作モード出力手段から外部クロック部への信号出力を遅延させる遅延手段を備える。
【００１４】
そして、前記遅延手段はマイコン部が通常動作モードから低消費電力動作モードに移行するために要する時間情報が記憶され、低消費電力動作モードに移行する時間タイミングに同期して前記信号の出力を遅延させることにより、マイコン部は低消費電力動作モードに移行途中に、外部クロック部からのクロック信号の供給が停止されることにより、低消費電力動作モードに移行するための命令が実行されなくなり、低消費電力動作モードに移行できないということがなくなり、確実に低消費電力動作モードに移行して無線通信装置
の低消費電力化を図ることができる。
【００１５】
第３の発明は、動作モード出力手段は、通常動作モードか低消費電力動作モードかを検出する。
【００１６】
そして、低消費電力動作モードが設定された時間タイミングに同期して外部クロック部に信号を出力することにより、外部クロック部はマイコン部が低消費動作モードに移行すると直ちにクロック信号の出力を停止し低消費電力動作モードに移行できるため、さらなる無線通信装置の低消費電力化を図ることができる。
【００１７】
第４の発明は、外部クロック部がマイコン部に対して一定時間経過後に信号を出力するための設定を行う通信手段と、前記通信手段で設定された一定時間経過後に前記外部クロック部が出力する割り込み信号を受信し制御手段に対して信号を出力する割り込み受信手段とを備える。
【００１８】
そして、前記マイコン部における前記制御手段は、低消費電力動作モードが設定された後に前記割り込み受信手段から出力される信号を受信することにより低消費電力動作モードを解除し、前記外部クロック部が出力するクロック信号を各手段に供給することにより、マイコン部は低消費電力動作モードから確実かつ容易に通常動作モードに移行することができる。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２０】
（実施の形態１）
最初に本無線通信装置を用いた無線通信システムの一例として、親機、中継機および子機から構成される無線自動検針システムについて説明する。
【００２１】
図１は本発明の無線自動検針システムの一例である。同図において、１０１は親機、１０２〜１０４は親機１０１に属する子機、２０１は親機１０１に属する中継機、２０２〜２０４は中継機２０１に属する子機、３０１は中継機２０１に属する中継機、３０２〜３０４は中継機３０１に属する子機、４０１は中継機３０１に属する中継機である。
【００２２】
親機１０１、中継機２０１、３０１、４０１は同期信号を定期的に送信し、親機１０１、中継機２０１、３０１、４０１のそれぞれに属する各子機は前記同期信号を受信することにより親機１０１、中継機２０１、３０１、４０１の時計に同期することができる。そして各子機は属する親機１０１、中継機２０１、３０１、４０１が送信するタイミングで間欠受信を行い、属する親機１０１、中継機２０１、３０１、４０１が受信するタイミングで端末発呼通信を行うことができる。
【００２３】
以下、図１及び図２を参照しながら本発明の無線自動検針システムの動作について説明する。図２（Ａ）は親機１０１が定期的に送信する同期信号の様子を示す図である。親機１０１は図２（Ａ）に示すように時間Ｔ１秒ごとに第１同期信号と第２同期信号を交互に送信する。
【００２４】
第１同期信号は２×Ｔ１秒毎のタイミングで即座に送信される。一方、第２同期信号は第１同期信号の送信タイミングからＴ１秒後のタイミングを基点にランダムな時間Ｔ３秒（ただし、Ｔ３秒＜Ｔ２秒＜Ｔ１秒とする）待って送信される。例えばＴ１は４秒、Ｔ２は１００ｍ秒、Ｔ３は１０ｍ秒×ｎ、ｎは０〜９の間の整数でランダムに選ばれる。また第１同期信号及び第２同期信号の送信時間は１０ｍ秒以下に設定されている。
【００２５】
子機１０２〜１０４及び中継機２０１は図２（Ａ）に示す同期信号を受信する。最初子機１０２〜１０４及び中継機２０１はどのタイミングで同期信号が送信されるか分からないためＴ１秒以上の時間にわたり受信動作を継続する。Ｔ１秒以上の時間、受信動作を継続すれば必ず第１同期信号或いは第２同期信号を受信することができる。また、Ｔ１秒以上の時間、受信動作を継続すれば親機１０１からの同期信号を受信する以外に、中継機２０１、３０１、４０１からの同期信号を受信する場合も考えられる。複数の同期信号を受信した場合は、同期信号レベルが所定レベル以上であって、中継段数の最も少ない無線機の同期信号に時計を合わせる。例えば、中継機４０１⇒中継機３０１⇒中継機２０１⇒親機１０１の順番で中継段数が少なくなっていく。親機１０１は中継段数０でありもっとも中継段数が少ない。
【００２６】
第２同期信号を受信した場合にはランダムな時間Ｔ３秒の遅延がある。第２同期信号を受信して親機１０１の第１同期信号の送信タイミングに同期を取る子機１０２〜１０４にとってランダムな時間Ｔ３がいくつなのか分からないとＴ１ごとの第１同期信号或いは第２同期信号の送信タイミングの基点が分からない。そこで第２同期信号を送信する親機１０１は第２同期信号の信号フォーマットの中にランダムな遅延時間Ｔ３がいくつであるかという情報を挿入して第２同期信号を送信する。そして第２同期信号を受信する子機１０２〜１０４は第２同期信号の信号フォーマット中に含まれるランダムな遅延時間Ｔ３の情報を用いてＴ３秒を補正してＴ１秒のタイミングの基点を算出することができる。上記動作により子機１０２〜１０４は親機１０１の同期送信タイミングＴ１秒に同期することができる。そして第１同期信号が送信されるタイミングで間欠受信動作を行い、第１同期信号を受信する。
【００２７】
図２（Ｂ）に親機１０１が送信する同期信号と子機１０２〜１０４が前記同期信号を受信するタイミングの動作を示す。図２（Ｂ）（１）に示すように親機１０１は第１同期信号と第２同期信号を交互に送信する。子機１０２〜１０４及び中継機２０１は図２（Ｂ）（２）に示すように第１同期信号のタイミングの整数倍の周期で間欠受信している。そして第１同期信号を検出した場合は次の間欠受信タイミングで第１同期信号の検出動作を行う。もし第１同期信号が検出できなかった時は、次の第２同期信号のタイミングで起き上がり第２同期信号を受信し、同期を取り直す。
【００２８】
ここで、図１に示すシステムが親機１０１の近傍に複数あった場合を考える。各システムは同期しておらず、各システムから送信される同期信号は非同期状態にある。同期信号送信間隔Ｔ１は４秒、同期送信時間は１０ｍ秒とすると同期送信のデューティ比は１／４００であり、各システムから送信される同期信号同士が非同期であってもぶつかる確率は低い。しかしながら各システムの同期送信間隔Ｔ１には若干の時計誤差があるため時間経過とともに徐々に各システムから送信される同期信号のタイミングがずれていき、いつか同期信号送信のタイミングが一致してしまうことが考えられる。
【００２９】
一度このタイミングが一致すると時計誤差でタイミングがずれていくまで衝突が発生するため、長時間にわたり第１同期信号が衝突状態になる。しかしながら第２同期信号はランダムな遅延時間Ｔ３で送信されるため例え各システムの同期送信タイミングが一致してしまった場合でも第２同期信号が衝突する確率は低くなる。そして第２同期信号が連続して衝突する確率はもっと低くなる。すなわち、たとえ各システムの同期送信タイミングが一致してしまい、第１同期信号が衝突して検出できない状態が続いた場合でも、第２同期信号は衝突しないため各々の親機１０１に属する子機１０２〜１０４及び中継機２０１は親機１０１の第２同期信号を検出して親機１０１の時計に同期させることができる。
【００３０】
図２（Ｃ）は同期信号の信号フォーマットと同期信号受信方法を説明する図である。図
２（Ｃ）の（１）は同期信号の信号フォーマット、図２（Ｃ）の（２）は同期信号受信方法である。図２（Ｃ）の（１）の同期信号フォーマットは図２（Ａ）に示すＴ１秒毎に送信される第１同期信号及び２の信号フォーマットである。図２（Ｃ）の（２）に示す受信方法は図２（Ｂ）の（１）のタイミングで第１同期信号或いは第２同期信号を受信する時の受信方法である。
【００３１】
同期信号の信号フォーマットは「１０１０・・・・・」の繰り返しからなる冗長ビットと、第１同期信号或いは第２同期信号から構成されている。なお第１同期信号或いは第２同期信号の信号フォーマットは図に記載していないが、「１０１０・・・・・」の繰り返しからなるビット同期信号と、データの先頭を見つけるためのフレーム同期信号と、時計同期を取るための制御信号とから成り立っている。冗長ビット長はＴ４である。
【００３２】
子機１０２〜１０４及び中継機２０１が親機１０１の第１同期信号を検出して時計同期を取ったとしても次の第１同期信号を受信するまでの間に親機１０１に内蔵されている時計と子機１０２〜１０４及び中継機２０１がそれぞれ内蔵している時計との間で若干時計誤差が生じる。
【００３３】
一般に無線機に内蔵される時計の基準発振源として水晶振動子を用いて発生させた水晶発振信号が用いられる。前記水晶振動子で発振させた発振周波数誤差は温度変化等を考慮すると最大±１００ｐｐｍである。さらに同期信号を送信する無線機の発振周波数誤差が最大±１００ｐｐｍであり、前記同期信号を受信する無線機の発振周波数誤差も最大±１００ｐｐｍであるとすると、同期信号送信側と同期信号受信側の相対発振周波数誤差は最大±２００ｐｐｍである。
【００３４】
例えばＴ１＝４秒、第１同期信号は２×Ｔ１＝８秒ごとに送信され、子機１０２〜１０４及び中継機２０１は８×Ｔ１＝３２秒ごとに前記第１同期信号を受信したとすると３２秒間における親機１０１と子機１０２〜１０４及び中継機２０１との間の最大時計誤差は３２秒×±２００ｐｐｍ＝±６．４ｍ秒である。そこで±６．４ｍ秒の最大時計誤差が発生したとしても第１同期信号を確実に受信できるように子機１０２〜１０４及び中継機２０１は第１同期信号の送信タイミングより６．４ｍ秒早めに受信手段の電源をＯＮしタイムアウト時間Ｔ６を設定する。そしてＴ５の時間間隔でＴ６の時間、間欠受信動作を繰り返す。
【００３５】
最大時計誤差をＸとした場合、Ｘは子機１０２〜１０４及び中継機２０１が第１同期信号を受信する受信周期によって変わってくる。前記受信周期は２×Ｔ１×Ｎ（Ｎは任意の整数）であり、最大時計誤差±ＸはＸ＝２×Ｔ１×Ｎ×２００ｐｐｍで計算される。従って第１同期信号を受信する前記受信周期を考慮し、子機１０２〜１０４及び中継機２０１は第１同期信号の送信タイミングより前記計算式で計算される最大時計誤差Ｘだけ早めに受信手段の電源をＯＮするように設定し、タイムアウト時間をＴ６に設定する。そしてＴ５秒間隔でＴ６秒間、間欠受信動作を繰り返す。Ｔ５＜Ｔ４に設定されている。
【００３６】
Ｔ６は最大時計誤差±Ｘを考慮して２×Ｘ＜Ｔ６に設定される。子機１０２〜１０４及び中継機２０１はＴ６秒の間に必ず長さＴ４の冗長ビットを検出し第１同期信号を受信できる。そして子機１０２〜１０４及び中継機２０１はＴ４の冗長ビットを検出するとタイムアウト時間Ｔ６をキャンセルし受信を継続する。第１同期信号は１０ｍ秒程度であり、消費電流を考慮し最大時計誤差±Ｘは一般に第１同期信号の長さ１０ｍ秒より小さく設定される。よってＴ６のタイムアウト時間も第１同期信号の長さ１０ｍ秒のせいぜい２倍までである。
【００３７】
次に、第１同期信号が受信できなくて第２同期信号を受信する場合について考える。第
２同期信号の冗長ビットもＴ４の長さである。そして子機１０２〜１０４及び中継機２０１は第１同期信号の送信タイミングより最大時計誤差Ｘだけ早めに受信手段の電源をＯＮしタイムアウト時間Ｔ７を設定する。そしてＴ５秒間隔でＴ７秒間、間欠受信動作を繰り返す。Ｔ５＜Ｔ４に設定されている。Ｔ７は最大時計誤差±Ｘ＋ランダム遅延時間の最大値Ｔ２を考慮して（２×Ｘ＋Ｔ２）＜Ｔ７に設定される。子機１０２〜１０４及び中継機２０１はＴ７秒の間に必ず長さＴ４の冗長ビットを検出し第２同期信号を受信できる。本実施の形態ではＴ２は最大９０ｍ秒であり、Ｘは１０ｍ秒程度であるのでＴ７は１１０ｍ秒より少し大きな値に設定される。
【００３８】
なお図２（Ｃ）に示す同期信号送信タイミングと同期信号受信タイミングは、同期信号送信側である親機１０１と同期信号受信側である子機１０２〜１０４及び中継機２０１との間の相対時計誤差が零の場合であり、前記相対誤差が零でない場合は同期信号送信タイミングが同期信号受信タイミングに対して最大時計誤差±Ｘの間で前後にずれる。
【００３９】
以上説明した中継機２０１、中継機３０１および中継機４０１、子機１０２〜１０４、子機２０２〜２０４および３０２子機〜３０４は第１同期信号および第２同期信号を受信する間は通常動作モードで動作しており、同期信号の受信動作が終了すると次のタイミングの同期信号の受信まで低消費電力動作モードに移行する。そして低消費電力動作モードが解除されて、再び通常動作モードに移行するという動作を繰り返している（間欠受信）。
【００４０】
図３は先に述べた中継機および子機すなわち本発明の無線通信装置のブロック図の一例である。図４は無線通信装置におけるマイコン部と外部クロック部との通信シーケンス図である。図３において、１は中継機もしくは子機に相当する無線通信装置、２はマイコン部、３は外部クロック部であり、無線通信装置１はマイコン部２と外部クロック部３とから構成される。
【００４１】
マイコン部２は、制御手段４と、受信手段５と、通信手段６と、動作モード出力手段７と、無線通信手段８と、遅延手段９と、割り込み受信手段１０とを備えている。制御手段４は、は通常動作モードと低消費電力動作モードとの二つの動作モードの切り換えと各手段の制御を司るものである。受信手段５は外部クロック部３からクロック信号の供給を受信し各手段にクロック信号を供給するものである。通信手段６は制御手段の制御により外部クロック部３に対してクロック信号の供給タイミングやクロック信号の周波数の設定を行うためのものである。動作モード出力手段７は外部クロック部３に対して制御手段４の動作モードである通常動作モードか低消費電力動作モードかを報知するための動作モード信号を送信するものである。無線通信手段８は親機、中継機または子機との通信を行うためのものである。遅延手段９は制御手段４の制御により動作モード出力手段７から出力する動作モード信号の遅延時間があらかじめ設定されたものである。割り込み受信手段１０は外部クロック部３から低消費電力動作モードを解除して通常動作モードへ移行するための信号として受信した割り込み信号を制御手段４に出力するものである。
【００４２】
外部クロック部３は、クロック制御手段１１と、クロック生成手段１２と、クロック出力手段１３と、クロック割り込み出力手段１４と、クロック通信手段１５とを備えている。クロック制御手段１１は各手段の制御を司るものである。クロック生成手段１２は各手段に動作するためのクロック信号を供給するものである。クロック出力手段１３はクロック生成手段１２から供給されたクロック信号をクロック制御手段１１の制御によりマイコン部２に対して出力するものである。クロック割り込み出力手段１４はクロック制御手段１１の制御によりマイコン部２に割り込み信号を出力するものである。クロック通信手段１５はマイコン部２と通信を行いクロック割り込み出力手段１４が出力する時間タイミングを受信するものである。
【００４３】
以下、図３および図４を参照しながら本発明の無線通信装置１の動作について説明する。
【００４４】
外部クロック部３のクロック生成手段１２は、例えば水晶振動子と発振回路から構成され、３２ｋＨｚのクロック信号が生成される。この生成された３２ｋＨｚのクロック信号が各手段に供給されることにより、外部クロック部３は動作している。クロック制御手段１１はクロック出力手段１３を制御して、クロック信号の外部への出力をＯＮ／ＯＦＦする。電源投入時（ＳＴＥＰ１）はクロック出力手段１３からマイコン部２に対してクロック信号を出力している（ＳＴＥＰ２）。
【００４５】
一方、マイコン部２は、電源投入（ＳＴＥＰ３）された後に、受信手段５を介して、クロック出力手段１３が出力する３２ｋＨｚのクロック信号を受信し、この受信したクロック信号と別のクロック生成手段（図示していない）で生成されたＭＨｚ単位の高速クロック信号（例えば、１１ＭＨｚ）は、共に各手段に供給される。また、制御手段４は通常動作モードといわれる動作モードで動作を開始する（ＳＴＥＰ４）。次に制御手段４は、無線通信手段８を用いて同期信号を受信するための無線受信を行う（ＳＴＥＰ５）。次に、同期信号の受信が終了し低消費電力動作モードに移行する前に、制御手段４は通信手段６を用いて低消費電力動作モードから通常動作モードに復帰するための設定を行う（ＳＴＥＰ６）。例えば、制御手段４は、クロック割り込み出力手段１４が出力する信号の時間タイミング情報を外部クロック部３に送信し設定する（例えば先に述べたように、８×Ｔ１＝３２秒からα秒を減算した時間を設定する、α秒は外部クロック部３での処理時間である）。設定が完了すると、制御手段４は、割り込み許可設定を行う（ＳＴＥＰ７）。割り込み許可設定とは、割り込み受信手段１０がクロック割り込み出力手段１４からの割り込み信号を受信した際に、制御手段４に対してその旨の信号を出力することを許可するものである。割り込み許可設定が終了すると、制御手段４は、高速クロック信号の各手段への供給を停止し（図示せず）、かつ、制御手段４以外の各手段への３２ｋＨｚのクロック信号の供給を停止する。そして、動作モード出力手段７に対して低消費電力動作モードに移行したことを示す動作モード信号の送信を指示し（ＳＴＥＰ８）、低消費電力動作モード、すなわちストップ動作モード、への移行を完了する（ＳＴＥＰ９）。
【００４６】
次に、外部クロック部３のクロック制御手段１１がクロック通信手段１５を介して先の時間タイミング情報（３２秒−α秒）を受信した後、マイコン部２が低消費電力動作モードに移行した旨の動作モード信号を動作モード出力手段７から受信すると、クロック出力手段１３を制御して受信手段５へのクロック信号の出力を停止する（ＳＴＥＰ１０）。そして内部のタイマを起動した上で低消費電力動作モードに移行して、時間タイミング情報に含まれる時間が経過するまで待機する（ＳＴＥＰ１１）。このタイマが満了すると、クロック制御手段１１は、クロック割り込み出力手段１４に対して、マイコン部２に対して割り込み信号を送信し、クロック出力手段１３を制御して３２ｋＨｚのクロック信号の出力を開始する（ＳＴＥＰ１２）。
【００４７】
そして割り込み受信手段１０が先の割り込み信号を受信し、受信したことを報知する信号を制御手段４に対して出力する。制御手段４は、この信号を受信すると、低消費電力動作モード（ＳＬＯＷ動作モード）の状態で各手段へ３２ｋＨｚのクロック信号と高速クロック信号の供給を開始し、通常動作モードに移行する（ＳＴＥＰ１３）。そして、無線通信手段８を用いて同期信号の受信を行う（ＳＴＥＰ１４）。
【００４８】
なお、先の説明では、動作モード出力手段７から動作モード信号を出力する場合は、制御手段４の指示に基づくとして説明したが、動作モード出力手段７が制御手段４における動作モードを監視し、通常動作モードから低消費電力動作モードに移行したら直ちに動作
モード信号を送信する構成にしてもよい。
【００４９】
なお、動作モード出力手段７からクロック制御手段１１に対して動作モード信号を送信する際に、遅延手段９に制御手段４によってあらかじめ遅延時間が設定されている場合は、動作モード出力手段７は前記遅延手段９に設定されている時間の経過後に動作モード信号を送信するようにすることもできる。
【００５０】
なお、通常動作モードは、マイコン部２が高速クロック信号で動作する動作モードであり、ノーマルモードや高速モードとも呼ばれる。
【００５１】
なお、低消費電力動作モードは、マイコン部２が高速クロック信号で動作せず、３２ｋＨｚのクロック信号でのみ動作するＳＬＯＷ動作モードと呼ばれる動作モードや両方ともで動作せずにＳＬＯＷ動作モードと比較してさらに低消費電力動作モードであるＳＴＯＰ動作モードと呼ばれる動作モードのことであり、待機モードとも呼ばれる。
【００５２】
なお、マイコン部２としてはマイクロコンピュータが考えられ、ＣＰＵやメモリを１つのＬＳＩチップに集積した回路のことである。また外部クロック部３としてはＲＴＣ（Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ ｃｌｏｃｋ）が考えられ、３２ｋＨｚのクロック信号の外部出力、マイクロコンピュータから設定された時間経過後に割り込み信号の出力、時計データの出力、カレンダーデータを出力する機能を有する低電圧動作や低消費電力に特化したＬＳＩが考えられる。
【００５３】
また、本発明の無線通信装置を用いた無線自動検針システムはガス、水道、および電力の自動検針システムなどに用いることができる。例えばガスの無線自動検針システムでは、子機１０２〜１０４、２０２〜２０４、３０２〜３０４にはガスメータが接続され、親機１０１からのポーリング通信により子機１０２〜１０４、２０２〜２０４、３０２〜３０４に接続されたガスメータのガス検針データを親機１０１に収集することができる。そして収集されたガス検針データを親機１０１に接続された公衆回線を用いてセンターサーバに送ることができる。また中継機２０１、３０１、４０１も子機としての機能を有しガスメータが接続されてもよい。
【００５４】
なお、各手段へのクロック信号の供給制御は、制御手段４が受信手段５を制御して実施するとしたが、各手段にそれぞれにクロック信号の入力ＯＮ／ＯＦＦ機能をもたせ、制御手段４が各手段それぞれを制御する構成とすることも考えられる。
【００５５】
なお、マイコン部２における通信手段６と外部クロック部３におけるクロック通信手段１５の通信方式としては、一般的に用いられているＩ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、３−Ｗｉｒｅと呼ばれるシリアルバスが考えられる。これらの通信方式では、通常、マイコン部２はこれらの機能を有しているため、外部クロック部３と通信を行うために新たに機能を追加する必要がなく、無線通信装置１のコスト低減を図ることができる。また外部クロック部３として一般的なＲＴＣを使用することができるため、外部クロック部３を変更し低消費電力化を図ることが容易である。
【００５６】
以上のように本発明の無線通信装置１を用いれば、マイコン部２の外部に低速発振回路である外部クロック部３を設け、マイコン部２から外部クロック部３に対して、ハード的にクロックの供給および停止を指示する制御信号を出力する構成とすることで、外部クロック部３を変更する場合でも、マイコン部２のソフトウェアの制御などの変更を必要とせずに外部クロック部３を容易に変更できるため、マイコン部２が完成した後もより低消費電力の外部クロック部３に変更することで消費電力の低減を容易に図ることができる。つ
まりマイコン部２と外部クロック部３のそれぞれに異なった最適な設計プロセスを適用できるため、外部クロック部３には消費電力が最も優れた設計プロセスを採用でき低消費電力化を図ることができる。さらに、マイコン部２はＳＴＯＰ動作モードと呼ばれるクロック信号がどの手段にも供給されていない最も消費電力が低い動作モードに移行でき、かつ外部クロック部３もクロック信号を出力しない低消費動作モードに移行できるため、低消費電力に優れた無線通信装置を容易に実現することができ、通信手段６として汎用的な通信方式を採用すればコストの低減も図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように本発明にかかる無線通信装置は、クロック供給部を技術の進歩にあわせて容易にもっとも低消費電力な手段（回路）に変更できるため、電源が電池であり低消費電力化が可能な無線通信装置を実現できる。
【符号の説明】
【００５８】
１ 無線通信装置
２ マイコン部
３ 外部クロック部
４ 制御手段
５ 受信手段
６ 通信手段
７ 動作モード出力手段
８ 無線通信手段
９ 遅延手段
１０ 割り込み受信手段
１１ クロック制御手段
１２ クロック生成手段
１３ クロック出力手段
１４ クロック割り込み出力手段
１５ クロック通信手段
１０１ 親機
１０２〜１０４、２０２〜２０４、３０２〜３０４ 子機
２０１、３０１、４０１ 中継機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部クロック部と前記外部クロック部が出力するクロック信号で動作するマイコン部とを備えた無線通信装置において、
前記マイコン部は、
前記外部クロック部が出力するクロック信号を受信し各手段に前記クロック信号を供給する受信手段と、
前記受信手段を制御し各手段にクロック信号を供給する通常動作モードか各手段へのクロック信号の供給を停止する低消費電力動作モードかの動作モードを設定する制御手段と、前記制御手段により設定された動作モードに応じた動作モード信号を前記外部クロック部に出力する動作モード出力手段と、を備え、
前記外部クロック部は、
前記動作モード出力手段から出力された動作モード信号を受信し、前記マイコン部が低消費電力動作モードに設定されたことを検出すると、前記マイコン部へのクロック信号の出力を停止し、低消費電力動作モードに移行するとした無線通信装置。
【請求項２】
前記マイコン部は、動作モード出力手段から外部クロック部へ出力される動作モード信号を遅延させる遅延手段を備え、
前記遅延手段はマイコン部が通常動作モードから低消費電力動作モードに移行するために要する時間情報を記憶し、低消費電力動作モードに移行する時間タイミングに同期して前記信号の出力を遅延させた請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記動作モード出力手段は、通常動作モードか低消費電力動作モードかを検出し、低消費電力動作モードが設定された時間タイミングに同期して外部クロック部に信号を出力するとした請求項１記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記外部クロック部がマイコン部に対して一定時間経過後に信号を出力するための設定を行う通信手段と、前記通信手段で設定された一定時間経過後に前記外部クロック部が出力する割り込み信号を受信し制御手段に対して信号を出力する割り込み受信手段とを備え、前記マイコン部における前記制御手段は、低消費電力動作モードが設定された後に前記割り込み受信手段から出力される信号を受信することにより低消費電力動作モードを解除し、前記外部クロック部が出力するクロック信号を各手段に供給するとした請求項１から３のいずれか１項記載の無線通信装置。
【請求項１】
外部クロック部と前記外部クロック部が出力するクロック信号で動作するマイコン部とを備えた無線通信装置において、
前記マイコン部は、
前記外部クロック部が出力するクロック信号を受信し各手段に前記クロック信号を供給する受信手段と、
前記受信手段を制御し各手段にクロック信号を供給する通常動作モードか各手段へのクロック信号の供給を停止する低消費電力動作モードかの動作モードを設定する制御手段と、前記制御手段により設定された動作モードに応じた動作モード信号を前記外部クロック部に出力する動作モード出力手段と、を備え、
前記外部クロック部は、
前記動作モード出力手段から出力された動作モード信号を受信し、前記マイコン部が低消費電力動作モードに設定されたことを検出すると、前記マイコン部へのクロック信号の出力を停止し、低消費電力動作モードに移行するとした無線通信装置。
【請求項２】
前記マイコン部は、動作モード出力手段から外部クロック部へ出力される動作モード信号を遅延させる遅延手段を備え、
前記遅延手段はマイコン部が通常動作モードから低消費電力動作モードに移行するために要する時間情報を記憶し、低消費電力動作モードに移行する時間タイミングに同期して前記信号の出力を遅延させた請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記動作モード出力手段は、通常動作モードか低消費電力動作モードかを検出し、低消費電力動作モードが設定された時間タイミングに同期して外部クロック部に信号を出力するとした請求項１記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記外部クロック部がマイコン部に対して一定時間経過後に信号を出力するための設定を行う通信手段と、前記通信手段で設定された一定時間経過後に前記外部クロック部が出力する割り込み信号を受信し制御手段に対して信号を出力する割り込み受信手段とを備え、前記マイコン部における前記制御手段は、低消費電力動作モードが設定された後に前記割り込み受信手段から出力される信号を受信することにより低消費電力動作モードを解除し、前記外部クロック部が出力するクロック信号を各手段に供給するとした請求項１から３のいずれか１項記載の無線通信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１３４６０４（Ｐ２０１２−１３４６０４Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８２７８２（Ｐ２０１０−２８２７８２）
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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