(57)【要約】【課題】間欠動作する無線通信装置において消費電力をより低下させること。【解決手段】第一無線装置と第二無線装置とが間欠的に無線通信する無線通信システムであって、前記第一無線装置が、前記第二無線装置を起動させるための起動信号を前記第二無線装置から応答信号を受信するまで第一周期で繰り返し送信し、前記第二無線装置が、前記第一周期よりも長い第二周期で前記起動信号の検出処理を繰り返し実行し、前記検出処理において前記起動信号の一部が検出された場合には前記起動信号を受信し、前記起動信号が自装置宛てである場合には応答信号を前記第一無線装置に送信し、前記第一無線装置が、前記応答信号が受信された場合には前記第二無線装置に対してデータを送信し、前記第二無線装置が、前記応答信号を送信した後に前記第一無線装置から前記データを受信する。【選択図】図５
2020005103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一無線装置と第二無線装置とが間欠的に無線通信する無線通信システムであって、
前記第一無線装置は、前記第二無線装置を起動させるための起動信号を前記第二無線装置から応答信号を受信するまで第一周期で繰り返し送信し、前記応答信号が受信された場合には前記第二無線装置に対してデータを送信し、
前記第二無線装置は、前記第一周期よりも長い第二周期で前記起動信号の検出処理を繰り返し実行し、前記検出処理において前記起動信号の一部が検出された場合には前記起動信号を受信し、前記起動信号が自装置宛てである場合には応答信号を前記第一無線装置に送信し、その後に前記第一無線装置から前記データを受信する、無線通信システム。
【請求項２】
前記第二周期をＴｒｘ、互いに素な２つの整数をＭ及びＮとおいた場合に、
前記第一無線装置は、前記起動信号にＴｒｘの１／Ｎ以上の長さのプリアンブルを付加し、
前記第一周期はＴｒｘのＭ／Ｎ倍の値である、請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記第一無線装置は、前記起動信号の送信の後に所定の時間にわたって応答信号を待ち受ける、請求項１又は２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記第一無線装置は、前記起動信号を複数回送信した後に所定の時間にわたって応答信号を待ち受ける、請求項１又は２に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記第二無線装置は、前記応答信号を送信する際に、前記第一無線装置が応答信号を待ち受ける所定の時間内でランダムなタイミングで送信する、請求項３又は４に記載の無線通信システム。
【請求項６】
第一無線装置と第二無線装置とが間欠的に無線通信する無線通信システムにおける第一無線装置であって、
前記第二無線装置を起動させるための起動信号を前記第二無線装置から応答信号を受信するまで第一周期で繰り返し送信し、前記応答信号が受信された場合には前記第二無線装置に対してデータを送信する通信制御部、を備える第一無線装置。
【請求項７】
第一無線装置と第二無線装置とが間欠的に無線通信する無線通信システムにおける第二無線装置であって、
前記第一無線装置は、前記第二無線装置を起動させるための起動信号を前記第二無線装置から応答信号を受信するまで第一周期で繰り返し送信し、前記応答信号が受信された場合には前記第二無線装置に対してデータを送信し、
前記第一周期よりも長い第二周期で前記起動信号の検出処理を繰り返し実行し、前記検出処理において前記起動信号の一部が検出された場合には前記起動信号を受信し、前記起動信号が自装置宛てである場合には応答信号を前記第一無線装置に送信し、その後に前記第一無線装置から前記データを受信する通信制御部、を備える第二無線装置。
【請求項８】
第一無線装置と第二無線装置とが間欠的に無線通信する無線通信システムが行う無線通信方法であって、
前記第一無線装置が、前記第二無線装置を起動させるための起動信号を前記第二無線装置から応答信号を受信するまで第一周期で繰り返し送信するステップと、
前記第二無線装置が、前記第一周期よりも長い第二周期で前記起動信号の検出処理を繰り返し実行し、前記検出処理において前記起動信号の一部が検出された場合には前記起動信号を受信し、前記起動信号が自装置宛てである場合には応答信号を前記第一無線装置に送信するステップと、
前記第一無線装置が、前記応答信号が受信された場合には前記第二無線装置に対してデータを送信するステップと、
前記第二無線装置が、前記応答信号を送信した後に前記第一無線装置から前記データを受信するステップと、を有する無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、間欠動作により無線通信を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩｏＴ（Internet of Things）の進展に伴い、様々な場所に無線通信機能を有したセンサー等の機器が配置され、情報の収集が実現されている。電源が確保されない場所にも、情報収集のために機器は設置される。このような機器には、年単位での長期間にわたって電池での駆動が要求される。そのため、省電力での動作が必要となる。
【０００３】
従来から、間欠的に通信を行い、必要なとき以外は可能な限りスリープすることによって省電力が実現されている。特に、不定期に送信されるデータを待ち受ける必要のある場合には、送信データの有無を間欠的な動作で判定する省電力技術が必要となる。この省電力技術では、間欠的な判定動作の周期を長くし、かつ１回あたりの判定動作の時間を短くすることで、より高い省電力効果が得られる。
【０００４】
このような高い省電力効果を得るための技術として、非特許文献１に示されるようなプリアンブルサンプリングが提案されている。図８は、非特許文献１に示される第一無線装置８０と第二無線装置９０との間で行われる無線通信の動作例を示したタイムチャートである。図８において、第一無線装置８０はデータを送信し、第二無線装置９０はデータを受信する。この技術では、第二無線装置９０は、所定の周期（プリアンブル検出周期）で間欠的にプリアンブル検出を行うことによって、第一無線装置８０から送信されるプリアンブルを待ち受ける。第一無線装置８０は、データ送信の直前に、第二無線装置９０のプリアンブル検出周期よりも長い時間プリアンブルを送信する。このようなプリアンブルの送信によって、第一無線装置８０は、間欠動作する第二無線装置９０との間で確実なデータ通信を行う。
【０００５】
なお、プリアンブル検出は、電界強度測定などとは異なり、特定パターンの検出である。そのため、雑音が存在する環境や信号が雑音に埋もれるような環境においても精度良く検出できるというメリットがある。このようなメリットによって、劣悪な環境で運用されることが多いＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）の省電力無線通信システムへの適用も可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Amre El-Hoiydi、“Aloha with Preamble Sampling for Sporadic Traffic in Ad Hoc Wireless Sensor Networks”、 Proc. of IEEE ICC 2002、p.3418-3423
【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、無線装置の実装上の制約や電波法規により、一般的に１回で送信できる無線パケットの長さには制限がある。非特許文献１に開示された技術では、プリアンブル検出周期よりも長い時間プリアンブルを送信する必要があった。これらの制約によって、プリアンブル検出周期を長くすることが困難となり、その結果消費電力を低下させることが困難となっていた。
【０００８】
上記事情に鑑み、本発明は、間欠動作する無線通信装置において消費電力をより低下させることが可能な技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、第一無線装置と第二無線装置とが間欠的に無線通信する無線通信システムであって、前記第一無線装置は、前記第二無線装置を起動させるための起動信号を前記第二無線装置から応答信号を受信するまで第一周期で繰り返し送信し、前記応答信号が受信された場合には前記第二無線装置に対してデータを送信し、前記第二無線装置は、前記第一周期よりも長い第二周期で前記起動信号の検出処理を繰り返し実行し、前記検出処理において前記起動信号の一部が検出された場合には前記起動信号を受信し、前記起動信号が自装置宛てである場合には応答信号を前記第一無線装置に送信し、その後に前記第一無線装置から前記データを受信する、無線通信システムである。
【００１０】
本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記第二周期をＴｒｘ、互いに素な２つの整数をＭ及びＮとおいた場合に、前記第一無線装置は、前記起動信号にＴｒｘの１／Ｎ以上の長さのプリアンブルを付加し、前記第一周期はＴｒｘのＭ／Ｎ倍の値である。
【００１１】
本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記第一無線装置は、前記起動信号の送信の後に所定の時間にわたって応答信号を待ち受ける。
【００１２】
本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記第一無線装置は、前記起動信号を複数回送信した後に所定の時間にわたって応答信号を待ち受ける。
【００１３】
本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記第二無線装置は、前記応答信号を送信する際に、前記第一無線装置が応答信号を待ち受ける所定の時間内でランダムなタイミングで送信する。
【００１４】
本発明の一態様は、第一無線装置と第二無線装置とが間欠的に無線通信する無線通信システムにおける第一無線装置であって、前記第二無線装置を起動させるための起動信号を前記第二無線装置から応答信号を受信するまで第一周期で繰り返し送信し、前記応答信号が受信された場合には前記第二無線装置に対してデータを送信する通信制御部、を備える第一無線装置である。
【００１５】
本発明の一態様は、第一無線装置と第二無線装置とが間欠的に無線通信する無線通信システムにおける第二無線装置であって、前記第一無線装置は、前記第二無線装置を起動させるための起動信号を前記第二無線装置から応答信号を受信するまで第一周期で繰り返し送信し、前記応答信号が受信された場合には前記第二無線装置に対してデータを送信し、前記第一周期よりも長い第二周期で前記起動信号の検出処理を繰り返し実行し、前記検出処理において前記起動信号の一部が検出された場合には前記起動信号を受信し、前記起動信号が自装置宛てである場合には応答信号を前記第一無線装置に送信し、その後に前記第一無線装置から前記データを受信する通信制御部、を備える第二無線装置である。
【００１６】
本発明の一態様は、第一無線装置と第二無線装置とが間欠的に無線通信する無線通信システムが行う無線通信方法であって、前記第一無線装置が、前記第二無線装置を起動させるための起動信号を前記第二無線装置から応答信号を受信するまで第一周期で繰り返し送信するステップと、前記第二無線装置が、前記第一周期よりも長い第二周期で前記起動信号の検出処理を繰り返し実行し、前記検出処理において前記起動信号の一部が検出された場合には前記起動信号を受信し、前記起動信号が自装置宛てである場合には応答信号を前記第一無線装置に送信するステップと、前記第一無線装置が、前記応答信号が受信された場合には前記第二無線装置に対してデータを送信するステップと、前記第二無線装置が、前記応答信号を送信した後に前記第一無線装置から前記データを受信するステップと、を有する無線通信方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、間欠動作する無線通信装置において消費電力をより低下させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】無線通信システムのシステム構成例を示す図である。
【図２】第一無線装置１０の機能構成を示す概略ブロック図である。
【図３】第二無線装置２０の機能構成を示す概略ブロック図である。
【図４】第１実施形態における第一無線装置１０と第二無線装置２０との間で行われる無線通信の具体例を示す図である。
【図５】起動に関する動作のみを抽出したタイムチャートである。
【図６】第２実施形態における第一無線装置１０と複数の第二無線装置２０との間で行われる無線通信の具体例を示す図である。
【図７】第３実施形態における第一無線装置１０と複数の第二無線装置２０との間で行われる無線通信の具体例を示す図である。
【図８】非特許文献１に示される第一無線装置８０と第二無線装置９０との間で行われる無線通信の動作例を示したタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、無線通信システムのシステム構成例を示す図である。無線通信システム１００は、第一無線装置１０と、複数台の第二無線装置２０（２０−１〜２０−Ｌ）と、を備える。第一無線装置１０及び第二無線装置２０は間欠的に無線通信を行う。無線通信の動作の詳細については後述する。
【００２０】
図２は、第一無線装置１０の機能構成を示す概略ブロック図である。第一無線装置１０は、無線通信部１１、記憶部１２及び通信制御部１３を備える。無線通信部１１、記憶部１２及び通信制御部１３はバスで接続される。
【００２１】
無線通信部１１は、所定の無線通信方式で電波を送信及び受信することによって第二無線装置２０との間で無線通信を行う。無線通信部１１は、通信制御部１３によって制御される。
【００２２】
記憶部１２は、磁気記憶装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。記憶部１２は、第一無線装置１０の動作を示す情報を記憶してもよい。例えば、記憶部１２は、無線通信部１１が送信する起動信号を示す情報を記憶してもよい。起動信号を示す情報の具体例として、起動信号に含まれるデータを示す情報がある。起動信号を示す情報のより具体的な例として、プリアンブルの信号パターンを示す情報がある。記憶部１２は、起動信号を送信するタイミングを示す起動タイミング情報を記憶してもよい。起動タイミング情報の具体例として、起動信号が送信される際の周期を示す情報がある。
【００２３】
通信制御部１３は、無線通信部１１の動作を制御する。通信制御部１３は、予め定められたタイミングで起動信号を送信するように無線通信部１１を制御する。起動信号の信号パターンや起動信号の送信タイミングを示す情報は、記憶部１２に記憶されてもよいし、予め通信制御部１３において定義されてもよい。起動信号には、所定のパターンの信号であるプリアンブルが含まれる。プリアンブルは、所定のパターンが所定の期間（プリアンブル長）にわたって送信し続けられるように生成される。通信制御部１３は、生成したプリアンブルを起動信号に付加する。
【００２４】
通信制御部１３の機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。通信制御部１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを用いて構成される。通信制御部１３は、プロセッサが記憶部１２に記憶されている制御プログラムを読み出して実行することによって機能してもよい。制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。制御プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
【００２５】
図３は、第二無線装置２０の機能構成を示す概略ブロック図である。第二無線装置２０は、無線通信部２１、記憶部２２及び通信制御部２３を備える。無線通信部２１、記憶部２２及び通信制御部２３はバスで接続される。
【００２６】
無線通信部２１は、所定の無線通信方式で電波を送信及び受信することによって第一無線装置１０との間で無線通信を行う。無線通信部２１は、通信制御部２３によって制御されることによって、予め定められたタイミング（間欠周期）で起動信号の受信を待機する。
【００２７】
記憶部２２は、磁気記憶装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。記憶部２２は、第二無線装置２０の動作を示す情報を記憶する。例えば、記憶部２２は、無線通信部２１が起動信号の受信を待機する間欠周期の長さを示す情報を記憶する。
【００２８】
通信制御部２３は、無線通信部２１の動作を制御する。通信制御部２３は、予め定められたタイミングで起動信号を待機する。通信制御部２３が起動信号の受信を待機する間欠周期の長さを示す情報は、記憶部２２に記憶されてもよいし、予め通信制御部２３において定義されてもよい。通信制御部２３は、起動信号が受信されると、応答信号を第一無線装置１０に送信する。
【００２９】
通信制御部２３の機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣやＰＬＤやＦＰＧＡ等のハードウェアを用いて実現されてもよい。通信制御部２３は、ＣＰＵ等のプロセッサを用いて構成される。通信制御部２３は、プロセッサが記憶部２２に記憶されている制御プログラムを読み出して実行することによって機能してもよい。制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。制御プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
【００３０】
次に、無線通信システム１００の動作の具体例について第１実施形態〜第３実施形態の３つのパターンを説明する。
【００３１】
（第１実施形態）
図４は、第１実施形態における第一無線装置１０と第二無線装置２０との間で行われる無線通信の具体例を示す図である。第１実施形態では、第一無線装置１０が、間欠動作する第二無線装置２０を起動させ、その後に第二無線装置２０に対してデータを送信する。以下、図４を用いて第１実施形態における無線通信の処理の流れについて説明する。なお、以下の説明において、以下のように各値を定義する。
【００３２】
・Ｌｐｒ：プリアンブル長（時間）
・Ｌｓｌ：単位スロット長（時間）
・Ｔｗ＿ｕｐ：起動信号の送信周期（時間：第一周期）
・Ｔｒｘ：間欠周期（時間：第二周期）
・Ｍ，Ｎ：互いに素な整数
・Ｌ：第二無線装置２０の台数
・ｊ：オフセット
また、以下の説明では、起動信号の具体例として起動パケットが用いられ、応答信号の具体例として応答パケットが用いられる。
【００３３】
まず、第一無線装置１０の通信制御部１３が、長さＬｐｒのプリアンブルが付加された起動パケットを生成する。プリアンブルの長さＬｐｒは、単位スロット長Ｌｓｌ以上の長さである。プリアンブルの長さＬｐｒは、例えばＴｒｘの１／Ｎ倍以上の長さである。通信制御部１３は、生成された起動パケットを、起動信号の送信周期Ｔｗ＿ｕｐで送信する。Ｔｗ＿ｕｐの長さは、Ｍ×Ｌｓｌである。言い換えれば、Ｔｗ＿ｕｐの長さは、ＴｒｘのＭ／Ｎ倍の長さである。通信制御部１３は、起動パケットを送信すると、その後に所定の時間にわたって応答パケットを待ち受ける。応答パケットは、起動パケットを受信して起動した第二無線装置２０によって送信されるパケットである。通信制御部１３は、応答パケットを待ち受けている間に応答パケットが受信されない場合は、起動信号の送信周期Ｔｗ＿ｕｐにしたがって繰り返し起動パケットを送信する。なお、第一無線装置１０が応答パケットを待ち受けるタイミングを示す情報は、その情報が起動パケットに含められることによって第二無線装置２０に通知されてもよい。第一無線装置１０が応答パケットを待ち受けるタイミングを示す情報は、予め第二無線装置２０において記憶や設定がなされていてもよい。
【００３４】
第二無線装置２０の通信制御部２３は、間欠周期Ｔｒｘでプリアンブル検出処理を実行する。Ｔｒｘの長さは、Ｎ×Ｌｓｌである。プリアンブル検出処理のタイミングでプリアンブルが第一無線装置１０から送信されていると、通信制御部２３はプリアンブルを検出する。プリアンブルが検出されると、通信制御部２３は第二無線装置２０を起動し、所定のタイミングまで受信処理を継続する。所定のタイミングは、例えば起動パケットの受信が完了するまでのタイミングであってもよいし、予め定められた時間の間であってもよい。
【００３５】
その後、第二無線装置２０の通信制御部２３は、受信された起動パケットが自装置宛であるか否かを判定する。起動パケットがブロードキャスト送信されたものであった場合も、通信制御部２３は起動パケットが自装置宛てであると判定してもよい。受信された起動パケットが自装置宛てであった場合、通信制御部２３は、第一無線装置１０に対して応答パケットを送信する。
【００３６】
第一無線装置１０の通信制御部１３は、応答パケットを受信すると、第二無線装置２０に対してデータパケットを送信する。このとき、通信制御部１３は、応答パケットを受信した後に一時的に起動パケットの送信を中止してもよい。なお、起動パケットに含まれる情報は、プリアンブルが含まれること以外は任意である。ただし、起動パケットには、宛先を示す情報が含まれることが望ましい。この宛先を示す情報に基づいて、第二無線装置２０の通信制御部２３は起動パケットが自装置宛てであるか否か判定してもよい。
【００３７】
以上のように動作することによって、第１実施形態の無線通信システム１００では、間欠周期であるＴｒｘの長さを、プリアンブルが送信され続ける時間（プリアンブル長）であるＬｐｒよりも長くすることができる。そのため、より長い時間にわたって第二無線装置２０のスリープ時間を確保することができる。したがって、間欠動作する無線通信装置において消費電力をより低下させることが可能となる。
【００３８】
上述したように、無線通信システム１００では、第一無線装置１０は、応答パケットが受信されるまで起動パケット（起動信号）を繰り返し送信する。このように動作することによって、間欠動作する第二無線装置２０を確実かつ効率的に起動できる。以下、このような動作の原理について説明する。
【００３９】
図５は、起動に関する動作のみを抽出したタイムチャートである。起動に関する動作とは、具体的にはプリアンブル送信とプリアンブル検出である。なお、起動パケットに付加されるプリアンブルの長さＬｐｒは、Ｌｓｌ以上の任意の長さを利用可能であるが、以下の説明では便宜的にＬｐｒ＝Ｌｓｌと定義し、時間を長さＬｓｌのスロット単位で区切る。第二無線装置２０が最初にプリアンブル検出を行うタイミングが含まれるスロットのスロット番号を“０”と定義する。オフセットｊは、第一無線装置１０が１回目の起動パケットのプリアンブルを送信したスロットと、スロット番号“０”との間のスロット数（オフセット）を表す。そのため、第一無線装置１０が１回目の起動パケットのプリアンブルを送信したスロットのスロット番号は“−ｊ”と定義される。
【００４０】
第一無線装置１０がプリアンブルを送信しているスロットと、第二無線装置２０がプリアンブルを検出しているスロットとのタイミングが一致した場合に、第二無線装置２０は起動する。そのため、以下の式を満たすｎ回目の起動パケットの送信で、第二無線装置２０が起動する。
【００４１】
【数１】
2020005103.tif 000003
【００４２】
例えば、図５の例では、Ｍ＝４、Ｎ＝３、ｊ＝２である。そのため、３回目の起動パケットの送信で第二無線装置２０が起動する。Ｍ及びＮは互いに素な任意の整数であり、第一無線装置１０と第二無線装置２０とは互いに独立に動作している。そのため、ｊも０〜Ｍ−１の間の任意の値を取り得る。以下では、任意のＭ、Ｎ、ｊにおいて、式（１）を満たすｎが存在することを説明する。
【００４３】
完全剰余系の基本定理により、ＭとＮとを互いに素な整数としたとき、｛０，Ｎ，２Ｎ，３Ｎ，・・・，（Ｍ−１）×Ｎ｝をＭで割った余りは０〜Ｍ−１の全て異なる値を取ることが知られている。また、剰余の性質より、同様に｛−ｊ，Ｎ−ｊ，２Ｎ−ｊ，３Ｎ−ｊ，・・・，（Ｍ−１）×Ｎ−ｊ｝をＭで割った余りも０〜Ｍ−１の全て異なる値を取る。これは（ｎ−１）×Ｍ−ｊに必ずＮで割り切れる数が存在する事を意味し、式（１）を満たすＮ以下のｎは必ず存在する。そのため、いかなる状況においても確実に起動することができる。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態の無線通信システム１００では、より短いプリアンブル長の起動信号を用いて、互いに素の整数の関係を有するＭ及びＮに基づいて定められる周期で送信及びプリアンブル検出を行うことで、無線装置の実装上の制約や電波法規で制限される最長の送信時間よりも長い周期で間欠受信周期を設定することができる。このような設定において、第二無線装置２０を確実かつ低消費電力の処理で起動させ、無線通信を行うことが可能となる。
【００４５】
また、以下に説明するように、同じ間欠受信周期で動作する従来技術と比較した場合、起動に要する消費電力の削減と、自装置宛ではない起動パケットで誤起動した場合の消費電力のペナルティの削減とが実現される。
【００４６】
まず、起動に要する消費電力の削減効果について説明する。本実施形態では、起動パケットの送信回数は平均で（１＋Ｎ）／２回であり、送信されるプリアンブルの長さの合計はＬｓｌ×（１＋Ｎ）／２となる。そのため、Ｎが十分に大きい場合は、概ね間欠受信周期の半分となる。常に間欠受信周期以上の長さのプリアンブル送信が必要であった従来技術と比較すると、本実施形態ではプリアンブルの送信に要する電力を概ね１／２に削減できることが分かる。
【００４７】
次に、誤起動時の消費電力のペナルティの削減効果について説明する。本実施形態では、自装置宛ではない起動パケットで誤起動してしまうのは、本来の宛先である第二無線装置２０が起動するよりも早く起動してしまう場合である。その確率は、概ね１／２である。また、誤起動してしまった場合も、従来技術の１／Ｎである１回分のプリアンブルを受信するだけで済む。そのため、常に、誤起動の可能性があり、かつ、長いプリアンブル信号を全て受信する必要があった従来技術と比較すると、誤起動時の消費電力のペナルティを概ね１／２Ｎに低減できることが分かる。
【００４８】
（第２実施形態）
図６は、第２実施形態における第一無線装置１０と複数の第二無線装置２０との間で行われる無線通信の具体例を示す図である。第２実施形態では、第一無線装置１０が、間欠動作する複数の第二無線装置２０（２０−１〜２０−Ｌ）の少なくとも１台を起動させ、その中のいずれかの第二無線装置２０に対してデータを送信する。
【００４９】
まず、第一無線装置１０の通信制御部１３は、Ｌｓｌ以上の長さのプリアンブルを付加した起動パケットを、Ｍ×Ｌｓｌの周期で送信する。通信制御部１３は、起動パケットを送信すると、その後に所定の時間にわたって応答パケットを待ち受ける。通信制御部１３は、応答パケットを待ち受けている間に応答パケットが受信されない場合は、起動信号の送信周期にしたがって繰り返し起動パケットを送信する。なお、第一無線装置１０が応答パケットを待ち受けるタイミングを示す情報は、その情報が起動パケットに含められることによって第二無線装置２０に通知されてもよい。第一無線装置１０が応答パケットを待ち受けるタイミングを示す情報は、予め第二無線装置２０において記憶や設定がなされていてもよい。
【００５０】
各第二無線装置２０の通信制御部２３は、それぞれＮ×Ｌｓｌの周期で間欠的にプリアンブル検出処理を実行する。プリアンブル検出処理のタイミングでプリアンブルが第一無線装置１０から送信されていると、通信制御部２３はプリアンブルを検出する。プリアンブルが検出されると、通信制御部２３は第二無線装置２０を起動し、所定のタイミングまで受信処理を継続する。所定のタイミングは、例えば起動パケットの受信が完了するまでのタイミングであってもよいし、予め定められた時間の間であってもよい。
【００５１】
その後、各第二無線装置２０の通信制御部２３は、受信された起動パケットが自装置宛であるか否かを判定する。受信された起動パケットが自装置宛であった場合、通信制御部２３は、第一無線装置１０に対して応答パケットを送信する。このとき、通信制御部２３は、第一無線装置１０の待ち受け時間内でランダムなタイミングで応答パケットを送信する。例えば、通信制御部２３は、第一無線装置１０の待ち受け時間内で、ランダムに時間を遅延させて応答パケットを送信してもよい。
【００５２】
第一無線装置１０の通信制御部１３は、応答パケットを受信すると、複数の第二無線装置２０のうちいずれかの装置に対してデータパケットを送信する。このとき、通信制御部１３は、応答パケットを受信した後に一時的に起動パケットの送信を中止してもよい。
【００５３】
図６に示される具体例では、起動パケットがブロードキャストアドレスに対して送信され、２回目の起動パケット送信で第二無線装置２０−１及び第二無線装置２０−２が起動する。第二無線装置２０−１及び第二無線装置２０−２は、それぞれ応答パケットを送信する。その後、第一無線装置１０は、第二無線装置２０−１宛にデータパケットを送信している。
【００５４】
応答パケットの返信タイミングをランダムに決定させることで、複数の第二無線装置２０が同一の起動パケットで起動してしまった場合においても応答パケットの輻輳を回避できる。これにより、第一無線装置１０は、複数の第二無線装置２０が存在する環境下でも、より確実にデータパケットを送信することが可能となる。
【００５５】
また、応答パケットの返送において輻輳（コリジョン）が生じた場合には、バックオフ値をランダムに決定するように構成されてもよい。このように構成されることによって、万が一輻輳が生じた場合であっても、その後の再送において再び輻輳が生じてしまう可能性を低減することが可能となる。
【００５６】
（第３実施形態）
図７は、第３実施形態における第一無線装置１０と複数の第二無線装置２０との間で行われる無線通信の具体例を示す図である。第３実施形態では、第一無線装置１０が、間欠動作する複数の第二無線装置２０（２０−１〜２０−Ｌ）の全てを起動させ、その中のいずれかの第二無線装置２０に対してデータを送信する。
【００５７】
まず、第一無線装置１０の通信制御部１３は、Ｌｓｌ以上の長さのプリアンブルを付加した起動パケットを、Ｍ×Ｌｓｌの周期でＮ回送信する。通信制御部１３は、起動パケットを送信すると、その後に所定の時間にわたって応答パケットを待ち受ける。通信制御部１３は、応答パケットを待ち受けている間に応答パケットが受信されない場合は、起動信号の送信周期にしたがって繰り返し起動パケットを送信する。なお、第一無線装置１０が応答パケットを待ち受けるタイミングを示す情報は、その情報が起動パケットに含められることによって第二無線装置２０に通知されてもよい。第一無線装置１０が応答パケットを待ち受けるタイミングを示す情報は、予め第二無線装置２０において記憶や設定がなされていてもよい。
【００５８】
各第二無線装置２０の通信制御部２３は、それぞれＮ×Ｌｓｌの周期で間欠的にプリアンブル検出処理を実行する。プリアンブル検出処理のタイミングでプリアンブルが第一無線装置１０から送信されていると、通信制御部２３はプリアンブルを検出する。プリアンブルが検出されると、通信制御部２３は第二無線装置２０を起動し、所定のタイミングまで受信処理を継続する。所定のタイミングは、例えば起動パケットの受信が完了するまでのタイミングであってもよいし、予め定められた時間の間であってもよい。
【００５９】
その後、各第二無線装置２０の通信制御部２３は、受信された起動パケットが自装置宛であるか否かを判定する。受信された起動パケットが自装置宛であった場合、通信制御部２３は、第一無線装置１０の待ち受け時間内でランダムなタイミングで応答パケットを送信する。例えば、通信制御部２３は、第一無線装置１０の待ち受け時間内で、ランダムに時間を遅延させて応答パケットを送信してもよい。
【００６０】
応答パケットを受信した第一無線装置１０の通信制御部１３は、複数の第二無線装置２０（２０−１〜２０−Ｌ）のいずれかに対してデータパケットを送信する。
【００６１】
第３実施形態では、起動パケットがＮ回送信された後に応答パケットの送受信が実行される。そのため、通信可能な全ての第二無線装置２０を起動することができる。これにより、無線装置３１は通信可能な全ての第二無線装置２０を把握しつつ、その中で適切な第二無線装置２０に対してデータパケットを送信することができる。
【００６２】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、間欠動作により無線通信を行う技術に適用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０…第一無線装置，  ２０…第二無線装置，  １１…無線通信部，  １２…記憶部，  １３…通信制御部，  ２１…無線通信部，  ２２…記憶部，  ２３…通信制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年5月7日(2019.5.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一無線装置と第二無線装置とが間欠的に無線通信する無線通信システムであって、
前記第一無線装置は、前記第二無線装置を起動させるための起動信号を前記第二無線装置から応答信号を受信するまで第一周期で繰り返し送信し、前記応答信号が受信された場合には前記第二無線装置に対してデータを送信し、
前記第二無線装置は、前記第一周期よりも長い第二周期で前記起動信号の検出処理を繰り返し実行し、前記検出処理において前記起動信号の一部が検出された場合には前記起動信号を受信し、前記起動信号が自装置宛てである場合には応答信号を前記第一無線装置に送信し、その後に前記第一無線装置から前記データを受信し、
前記第二周期をＴｒｘ、互いに素な２つの整数をＭ及びＮとおいた場合に、
前記第一無線装置は、前記起動信号にＴｒｘの１／Ｎ以上の長さのプリアンブルを付加し、
前記第一周期はＴｒｘのＭ／Ｎ倍の値であり、
前記Ｍは前記Ｎよりも小さい、無線通信システム。
【請求項２】
前記第一無線装置は、前記起動信号の送信の後に所定の時間にわたって応答信号を待ち受ける、請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記第一無線装置は、前記起動信号を複数回送信した後に所定の時間にわたって応答信号を待ち受ける、請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記第二無線装置は、前記応答信号を送信する際に、前記第一無線装置が応答信号を待ち受ける所定の時間内でランダムなタイミングで送信する、請求項２又は３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
第一無線装置と第二無線装置とが間欠的に無線通信する無線通信システムにおける第一無線装置であって、
前記第二無線装置を起動させるための起動信号を前記第二無線装置から応答信号を受信するまで第一周期で繰り返し送信し、前記応答信号が受信された場合には前記第二無線装置に対してデータを送信する通信制御部、を備え、
前記第二無線装置は、前記第一周期よりも長い第二周期で前記起動信号の検出処理を繰り返し実行し、前記検出処理において前記起動信号の一部が検出された場合には前記起動信号を受信し、前記起動信号が自装置宛てである場合には応答信号を前記第一無線装置に送信し、その後に前記第一無線装置から前記データを受信し、
前記第二周期をＴｒｘ、互いに素な２つの整数をＭ及びＮとおいた場合に、
前記第一周期はＴｒｘのＭ／Ｎ倍の値であり、
前記Ｍは前記Ｎよりも小さく、
前記起動信号にＴｒｘの１／Ｎ以上の長さのプリアンブルを付加する、第一無線装置。
【請求項６】
第一無線装置と第二無線装置とが間欠的に無線通信する無線通信システムにおける第二無線装置であって、
前記第一無線装置は、前記第二無線装置を起動させるための起動信号を前記第二無線装置から応答信号を受信するまで第一周期で繰り返し送信し、前記応答信号が受信された場合には前記第二無線装置に対してデータを送信し、
前記第一周期よりも長い第二周期で前記起動信号の検出処理を繰り返し実行し、前記検出処理において前記起動信号の一部が検出された場合には前記起動信号を受信し、前記起動信号が自装置宛てである場合には応答信号を前記第一無線装置に送信し、その後に前記第一無線装置から前記データを受信する通信制御部、を備え、
前記第二周期をＴｒｘ、互いに素な２つの整数をＭ及びＮとおいた場合に、
前記第一無線装置は、前記起動信号にＴｒｘの１／Ｎ以上の長さのプリアンブルを付加し、
前記第一周期はＴｒｘのＭ／Ｎ倍の値であり、
前記Ｍは前記Ｎよりも小さい、第二無線装置。
【請求項７】
第一無線装置と第二無線装置とが間欠的に無線通信する無線通信システムが行う無線通信方法であって、
前記第一無線装置が、前記第二無線装置を起動させるための起動信号を前記第二無線装置から応答信号を受信するまで第一周期で繰り返し送信するステップと、
前記第二無線装置が、前記第一周期よりも長い第二周期で前記起動信号の検出処理を繰り返し実行し、前記検出処理において前記起動信号の一部が検出された場合には前記起動信号を受信し、前記起動信号が自装置宛てである場合には応答信号を前記第一無線装置に送信するステップと、
前記第一無線装置が、前記応答信号が受信された場合には前記第二無線装置に対してデータを送信するステップと、
前記第二無線装置が、前記応答信号を送信した後に前記第一無線装置から前記データを受信するステップと、を有し、
前記第二周期をＴｒｘ、互いに素な２つの整数をＭ及びＮとおいた場合に、
前記第一無線装置は、前記起動信号にＴｒｘの１／Ｎ以上の長さのプリアンブルを付加し、
前記第一周期はＴｒｘのＭ／Ｎ倍の値であり、
前記Ｍは前記Ｎよりも小さい、無線通信方法。