(57)【要約】【課題】  微弱無線を用いたイベント型双方向無線システムで、親機と子機の機能の切り替えを可能とし、システム構築の自由度を向上させることができる無線機及び無線通信システムを提供する。【解決手段】  当該無線機が親機として動作するか子機として動作するかを規定する動作モードを記憶する記憶部を備え、制御部が、システム構築時の初期設定の際に、動作モードを子機に設定し、その後一定時間以内に切り替え操作が為された場合には、動作モードを親機に切り替えて設定し、動作モードが親機であれば間欠受信を行って子機からの信号を待ち受け、子機からの信号を受信するとそれに応じた動作を行い、子機であれば通常はスリープ状態で特定のイベントが発生した場合に送信を行う無線機及びそれを用いた無線通信システムとしている。【選択図】        図３
2010183175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微弱無線を用いた双方向無線通信システムで用いられる無線機であって、
親機又は子機の動作モードを記憶する記憶部と、
初期設定時に動作モードを子機として前記記憶部に設定し、一定時間内に特定の切り替え操作が為された場合には前記動作モードを親機に切り替えて前記記憶部に設定し、前記設定されている動作モードが親機であれば、間欠受信動作を行って子機からの信号を待ち受け、受信した場合に特定の動作を行うよう制御し、前記動作モードが子機であれば、通常はスリープ状態とし、予め規定された特定のイベントが発生した場合に送信を行うよう制御する制御部とを備えたことを特徴とする無線機。
【請求項２】
制御部が、動作モードを親機として設定しておき、子機からの信号を受信すると、前記子機に応答後、動作モードを子機に切り替え、前記受信した信号に含まれるデータを送信し、一定時間後に動作モードを親機に切り替えることを特徴とする請求項１記載の無線機。
【請求項３】
通信経路の起点となる無線機と、複数の請求項２記載の無線機とを備え、
前記起点となる無線機の動作モードが子機として設定され、
前記複数の請求項２記載の無線機が、前記起点となる無線機からの受信順が決められて設置されていることを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
通信距離の短いＳモード又は通信距離の長いＬモードのいずれかの通信モードで通信を行い、
記憶部が、前記Ｓモード又は前記Ｌモードのいずれかの通信モードを記憶し、
制御部が、動作モードを親機として設定すると共に通信モードをＳモードとして設定しておき、子機からの信号をＳモードで受信すると、前記子機に応答後、動作モードを子機に切り替えると共に通信モードをＬモードとして設定し、前記受信した信号に含まれるデータをＬモードで送信し、一定時間後に再び動作モードを親機として設定すると共に通信モードをＳモードとして設定することを特徴とする請求項１記載の無線機。
【請求項５】
動作モードが子機として設定され、通信モードがＳモードに設定された複数の無線機と、
動作モードが親機として設定され、通信モードがＬモードに設定された無線機と、
前記複数の子機の無線機とはＳモードで通信を行うと共に、前記親機の無線機とはＬモードで通信を行う請求項４記載の無線機とを備えたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
複数の子機の無線機が予め設定されたスケジュールに従って時分割で送信することを特徴とする請求項５記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、親機と子機との間で双方向通信を行って無線センサネットワーク等に用いられる無線通信システムに係り、親機と子機との役割を切り替えて用いることができ、システム構築の自由度を向上させることができる無線機及び無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
［先行技術の説明］
従来のイベント型双方向無線システムとしては、スペクトラム拡散通信方式（ＳＳ：Spread Spectrum）を採用した微弱無線を用いたものがあった。図９は、従来の双方向無線システムの概略説明図である。
従来のイベント型双方向無線通信システムは、図９に示すように、送信部１ａと受信部１ｂとを備えた親機１の無線機と、送信部２ａと受信部２ｂとを備えた子機２の無線機とから構成される。
【０００３】
従来の双方向無線システムは、ＳＳを採用した双方向通信（半二重）可能な微弱無線システムであり、親機１は間欠受信動作を行って子機２からの受信を待ち受け、受信した場合に動作を行う。
具体的には、子機２の入力装置を動作させると、子機２から親機１に対して命令が送信され、親機１が命令を受信するとそれに従って動作を行うようになっている。子機２は、動作させたいときだけ動作状態とすることができるため、消費電力を低減でき、バッテリー駆動となっている。
【０００４】
尚、子機２では、予め設定されたスケジュールに基づいてＲＴＣ（Real Time Clock）により送信を開始したり、接続されたセンサからのデータ入力をトリガとして送信を行うことも可能である。
また、子機２は、命令送信後、一定時間間欠受信を行って、親機１から送信される命令の伝達状況の応答や親機１の状態情報を受信する。
【０００５】
尚、双方向無線通信システムに関する技術としては、特開２００３−２７３８８３号公報「無線通信装置、無線通信方法、およびこれらを用いた無線通信システム」（出願人：株式会社東芝、特許文献１）、国際公開２００２／０８２７３３号公報「無線ＬＡＮシステム及び無線ＬＡＮシステムの制御方法並びに制御プログラム」（出願人：株式会社鷹山、特許文献２）がある。
【０００６】
特許文献１には、複数の無線機で構成される無線通信システムにおいて、親子設定を自由に切り替え可能とする無線システムが記載されている。
しかしながら、特許文献１は携帯電話機のチャット機能を利用した親子通話において、親機のバッテリ残量が少なくなった場合や、端末の移動に伴い、親機が全ての子機と通信できなくなった場合に、現在の親機と次の親機となる子機について通信機能を切り替えるものであって、微弱無線を用いたイベント型双方向無線システムにおける親機と子機の機能を切り替えるものではない。
【０００７】
特許文献２には、無線ＬＡＮシステムにおいて、ネットワーク外の電話装置からＬＡＮ宛に発呼が行われた場合に、一旦親通信装置で着信し、その後、親通信装置を介することなく当該電話装置と子通信装置とで無線電話通信を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２７３８８３号公報
【特許文献２】国際公開２００２／０８２７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の微弱無線を用いたイベント型双方向無線システムでは、親機と子機の機能を切り替えることはできず、システム構築における自由度が制限されてしまうという問題点があった。
【００１０】
本発明は、上記実状に鑑みて為されたもので、微弱無線を用いたイベント型双方向無線システムで、親機と子機の機能の切り替えを可能とし、システム構築の自由度を向上させることができる無線機及び無線通信システム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】
【００１１】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、微弱無線を用いた双方向無線通信システムで用いられる無線機であって、親機又は子機の動作モードを記憶する記憶部と、初期設定時に動作モードを子機として記憶部に設定し、一定時間内に特定の切り替え操作が為された場合には動作モードを親機に切り替えて記憶部に設定し、設定されている動作モードが親機であれば、間欠受信動作を行って子機からの信号を待ち受け、受信した場合に特定の動作を行うよう制御し、動作モードが子機であれば、通常はスリープ状態とし、予め規定された特定のイベントが発生した場合に送信を行うよう制御する制御部とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
また、本発明は、上記無線機において、制御部が、動作モードを親機として設定しておき、子機からの信号を受信すると、子機に応答後、動作モードを子機に切り替え、受信した信号に含まれるデータを送信し、一定時間後に動作モードを親機に切り替えることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明は、無線通信システムにおいて、通信経路の起点となる無線機と、複数の請求項２記載の無線機とを備え、起点となる無線機の動作モードが子機として設定され、複数の請求項２記載の無線機が、起点となる無線機からの受信順が決められて設置されていることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明は、上記無線機において、通信距離の短いＳモード又は通信距離の長いＬモードのいずれかの通信モードで通信を行い、記憶部が、Ｓモード又はＬモードのいずれかの通信モードを記憶し、制御部が、動作モードを親機として設定すると共に通信モードをＳモードとして設定しておき、子機からの信号をＳモードで受信すると、子機に応答後、動作モードを子機に切り替えると共に通信モードをＬモードとして設定し、受信した信号に含まれるデータをＬモードで送信し、一定時間後に再び動作モードを親機として設定すると共に通信モードをＳモードとして設定することを特徴としている。
【００１５】
また、本発明は、無線通信システムにおいて、動作モードが子機として設定され、通信モードがＳモードに設定された複数の無線機と、動作モードが親機として設定され、通信モードがＬモードに設定された無線機と、当該複数の子機の無線機とはＳモードで通信を行うと共に、親機の無線機とはＬモードで通信を行う請求項４記載の無線機とを備えたことを特徴としている。
【００１６】
また、本発明は、上記無線通信システムにおいて、複数の子機の無線機が予め設定されたスケジュールに従って時分割で送信することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、微弱無線を用いた双方向無線通信システムで用いられる無線機であって、親機又は子機の動作モードを記憶する記憶部と、初期設定時に動作モードを子機として記憶部に設定し、一定時間内に特定の切り替え操作が為された場合には動作モードを親機に切り替えて記憶部に設定し、設定されている動作モードが親機であれば、間欠受信動作を行って子機からの信号を待ち受け、受信した場合に特定の動作を行うよう制御し、動作モードが子機であれば、通常はスリープ状態とし、予め規定された特定のイベントが発生した場合に送信を行うよう制御する制御部とを備えた無線機としているので、親機又は子機のいずれかの動作を選択して行うことができ、システムの設置場所や利用形態に応じて、それぞれの無線機に親機又は子機の動作モードを任意に設定したり、切り替えて用いることができ、システム構築の自由度を向上させることができる効果がある。
【００１８】
また、本発明によれば、制御部が、動作モードを親機として設定しておき、子機からの信号を受信すると、子機に応答後、動作モードを子機に切り替え、受信した信号に含まれるデータを送信し、一定時間後に動作モードを親機に切り替える上記無線機としているので、親機としてデータを受信した後、子機に切り替わって次の親機にデータを送信することができ、無線機を複数配置することにより、リレー方式で遠距離通信を実現することができる効果がある。
【００１９】
また、本発明によれば、通信経路の起点となる無線機と、複数の請求項２記載の無線機とを備え、起点となる無線機の動作モードが子機として設定され、複数の請求項２記載の無線機が、起点となる無線機からの受信順が決められて設置されている無線通信システムとしているので、起点となる子機の無線機からイベント発生により送信が行われると、受信した無線機が子機に切り替わって次の無線機に送信することができ、設定された受信順にリレー方式で通信することにより、微弱無線を用いて簡易に遠距離通信を行う通信システムを構築できる効果がある。
【００２０】
また、本発明によれば、通信距離の短いＳモード又は通信距離の長いＬモードのいずれかの通信モードで通信を行い、記憶部が、Ｓモード又はＬモードのいずれかの通信モードを記憶し、制御部が、動作モードを親機として設定すると共に通信モードをＳモードとして設定しておき、子機からの信号をＳモードで受信すると、子機に応答後、動作モードを子機に切り替えると共に通信モードをＬモードとして設定し、受信した信号に含まれるデータをＬモードで送信し、一定時間後に再び動作モードを親機として設定すると共に通信モードをＳモードとして設定する上記無線機としているので、エリア内の子機からのデータをＳモードで受信して、受信データをエリア外の親機にＬモードで送信することができ、無線機を効率的に使用して低コストで無線システムを構築できる効果がある。
【００２１】
また、本発明によれば、動作モードが子機として設定され、通信モードがＳモードに設定された複数の無線機と、動作モードが親機として設定され、通信モードがＬモードに設定された無線機と、当該複数の子機の無線機とはＳモードで通信を行うと共に、親機の無線機とはＬモードで通信を行う請求項４記載の無線機とを備えた無線通信システムとしているので、請求項４記載の無線機をエリア内の親機として用いて、エリア内の複数の子機からのデータをＳモードで受信して、受信データをエリア外の親機にＬモードで送信することができ、無線機を効率的に使用して低コストで無線システムを構築できる効果がある。
【００２２】
また、本発明によれば、複数の子機の無線機が予め設定されたスケジュールに従って時分割で送信する上記無線システムとしているので、エリア内の親機における通信衝突を防ぐことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る無線通信システム（本システム）の動作の概要を示す模式説明図である。
【図２】本システムおいて用いられる無線機の構成を示す構成ブロック図である。
【図３】本システムの無線機における親機／子機の設定処理を示すフローチャート図である。
【図４】第１のシステム構築例（第１のシステム）を示す模式説明図である。
【図５】第１のシステムにおいて、経路の中間に配置された無線機の制御部における処理を示すフローチャート図である。
【図６】第２のシステム構築例（第２のシステム）を示す模式説明図である。
【図７】第３のシステム構築例（第３のシステム）を示す模式説明図である。
【図８】第４のシステム構築例（第４のシステム）を示す模式説明図である。
【図９】従来の双方向無線システムの概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［発明の概要］
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。
本発明の実施の形態に係る無線通信システムは、ＳＳ方式を利用した微弱無線通信システムであって、各無線機に、子機／親機の機能の切り替えを行う制御部と、子機／親機のいずれが設定されているかを記憶する記憶部とを備え、全ての無線機が親機として立ち上がって間欠受信を行い、センサからの入力や入力部からの入力信号等のイベントがあった無線機が子機に切り替わって送信を行い、他の無線機が親機として受信して特定の動作を行う無線通信システムであり、例えば、無線センサネットワークとして用いて、異常が発生した装置のセンサに接続された無線機が子機になって他の無線機にアラームを送信し、他の無線機がこれを受信して警報を出力するシステムとすれば、どの無線機に接続されたセンサが異常を検出した場合でも、他の複数の無線機で警報を出力することができ、他の装置の周囲にいる作業者に危険を報知することができるものである。
【００２５】
また、本発明の実施の形態に係る無線通信システムは、イベントが発生した子機がデータを送信すると、それを受信した親機が子機に切り替わって次の親機にデータを送信し、次の親機がデータを受信すると子機に切り替わって更に次の親機にデータを送信する、というようにリレー方式で順次データを伝達するものであり、微弱無線通信を用いて簡易に遠距離通信を可能とするものである。
【００２６】
［実施の形態の動作概要：図１］
図１は、本発明の実施の形態に係る無線通信システム（本システム）の動作の概要を示す模式説明図である。
本システムは、ＳＳ方式を利用した微弱無線による双方向通信システムであり、図１では、説明を簡単にするために２台の無線機（無線機１と無線機２）が１対１で通信を行う場合を例として示している。図１（ａ）に示すように、本システムは、まず、通信を行う２台の無線機を両方とも親機に設定しておき、間欠受信を行って受信待ち受け状態とする。図１のシステムでは、システム内の無線機が両方とも通常間欠受信状態となっているので、両受信方式と称する。
【００２７】
そして、（ｂ）に示すように、予め設定された何らかのイベントが発生した無線機２が子機に切り替わり、親機のままの無線機１に信号を送信する。無線機１は、無線機２からの信号を受信して予め設定された動作を行うと共に、無線機２に応答を送信する。
ここで、無線機２の制御部（図示せず）は、例えば、センサ（図示せず）からのデータ入力や入力部からの入力といったイベント発生をトリガとして子機への切り替えを行い、送信を行う。または、制御部がタイマ割り込み処理により子機に切り替えて、送信を行うことも可能である。
【００２８】
そして、（ｃ）に示すように、無線機２は、例えば、子機に切り替わってから一定時間経過後に再び親機に切り替わり、待ち受け状態（間欠受信状態）になる。
これにより、本システムでは、いずれの無線機も親機及び子機として動作を行うことができ、システム構築の自由度を向上させることができるものである。尚、システム構築の例については後で説明する。
【００２９】
［無線機の構成：図２］
次に、本システムにおいて用いられる無線機（本無線機）の構成について図２を用いて説明する。図２は、本システムにおいて用いられる無線機の構成を示す構成ブロック図である。
図２に示すように、本無線機は、ＳＳ方式を用いた微弱無線機であり、無線部（図では「ＲＦ−ＩＣ」と記載）１０と、信号処理部（図では「信号処理ＬＳＩ」）２０と、情報処理部（図では「ＣＰＵ」）３０と、アンテナ部（図では「Antenna Interface」）４０とを基本的に備えている。
【００３０】
各構成部分について説明する。
[無線部１０の構成]
無線部１０は、送信／受信を切り替えるスイッチ１１と、受信信号を増幅するＬＮＡ（Low Noise Amplifier）１２と、送信信号を増幅する電力増幅器（図では「ＰＡ（Power Amplifier）」）１３と、信号の帯域制限を行うＢＰＦ（Band Pass Filter）１４と、受信信号をＩＦ周波数にダウンコンバートする受信ミキサ１５と、受信ＩＦ信号を増幅するＡＧＣ（Auto Gain Controller）（図では「IF-AMP/AGC」）部１６と、所定の周波数を出力する周波数シンセサイザ（図では「ＰＬＬ／ＶＣＯ（Phase Locked Loop/Voltage Controlled Oscillator）」）１７ａと、基準周波数を生成する基準信号生成部（図では「Ｘ’ｔａｌ」）１７ｂと、送信ＩＦ信号をＲＦ信号にアップコンバートする送信ミキサ１８と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器（図では「ＡＤＣ（Analogue Digital Converter）」）１９とを備えている。
【００３１】
[無線部１０の動作]
無線部１０における受信の動作を説明する。
アンテナ部４０から入力された信号は無線部１０に入力され、スイッチ１１にて受信側に切り替えられ、ＬＮＡ１２で増幅され、ＢＰＦ１４に出力される。
そして、受信信号は、ＢＰＦ１４で帯域制限され、受信ミキサ１５で周波数シンセサイザ１７ａからの発振周波数と合成され、ＩＦ周波数帯へダウンコンバートされる。
ＩＦ周波数となった信号は、ＡＧＣ部１６にてＡ／Ｄ変換器１９に適切な一定の入力レベルに増幅される。
【００３２】
無線部１０における送信の動作を説明する。
信号処理部２０から出力され、Ｄ／Ａ変換部（図示せず）でアナログ信号に変換された送信信号は、送信ミキサ１８で送信周波数にアップコンバートされ、ＢＰＦ１４で帯域制限されて、電力増幅器１３で増幅されてスイッチ１１を介してアンテナ部４０に出力され空中に放射される。
【００３３】
[信号処理部２０の構成：図２]
信号処理部２０は、ＡＧＣ部１６におけるゲインを制御するＡＧＣ制御部（図では「ＡＧＣ」）２１と、搬送波除去を行うキャリア復調部（図では「IF-Carrier Remover」）２２と、ＩＦ周波数の周波数ズレを検出するＩＦ周波数ズレ検出部２３と、相関検出を行って同期検出するデジタルマッチドフィルタ２４と、同期信号を出力する同期補足・維持部２５と、逆拡散を行って受信データを復号する受信データ復号部２６と、送信信号のスペクトラム拡散（ＳＳ）変調を行う二次変調部２７と、キャリア変調（ＢＰＳＫ；Binary Phase Shift Keying）を行う一次変調部２８とを備えている。
【００３４】
[信号処理部２０の動作（受信）]
信号処理部２における動作を説明する。
Ａ／Ｄ変換器１９から入力されたデジタル信号は、キャリア復調回路２２によりキャリア復調され、Ｉ成分とＱ成分の複素データに分離される。
このとき、ＡＧＣ制御部２１は、ＡＧＣ部１６における利得の制御を行う。具体的には、Ａ／Ｄ変換器１９からの入力データの振幅が一定になるようＡＧＣ部１６に制御信号を出力する。
【００３５】
そして、ＩＦ周波数ズレ検出部２３でＩＦ周波数ズレを検出し、キャリア周波数が補正される。
また、デジタルマッチドフィルタ２４で相関検出に基づいて送信側装置との同期検出が行われ、検出された同期タイミングが同期捕捉・維持部２６に出力される。同期捕捉・維持部２６から情報処理部４０の制御部３４に、同期信号として、受信タイミング、送信タイミングの信号等が出力される。
【００３６】
そして、同期タイミング取得後、受信データ復号部２６において、受信した複素データに対して逆拡散処理が行われて受信データ復号が行われ、受信データが情報処理部３０に出力される。逆拡散処理は、送信側において使用された拡散符号を使って行われる。
このようにして信号処理部２０における受信時の動作が行われる。
【００３７】
[信号処理部２０の動作（送信）]
次に、信号処理部２０における送信の動作を説明する。
情報処理部３０からの送信用のデータは、二次変調部２７に入力され、予め決められた拡散符号により拡散変調処理が行われる。
そして、拡散変調された送信データに対して、一次変調回路２８にてキャリア変調処理が行われ、このデジタル値をＤ／Ａ変換器にてアナログ値に変換しＩＦ信号が無線部１０に出力される。
このようにして信号処理部２０における送信時の動作が行われる。
【００３８】
[情報処理部３０の構成]
情報処理部３０は、親機又は子機の動作モードを記憶するフラッシュメモリ３１と、受信データを一時的に蓄積する受信バッファ３２と、送信データを一時的に蓄積する送信バッファ３３と、送受信に伴う制御及び外部機器等に対する制御を行う制御部３４と、センサやＬＥＤに接続する外部インタフェース部３５と、制御部３４の処理プログラム等を記憶するＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）３６と、現在時刻を計時するＲＴＣ（Real Time Clock）３７とを備えている。
【００３９】
[情報処理部３０の動作]
本システムの情報処理部３０の制御部３４は、当該無線機が親機として動作するか、子機として動作するかを制御するものであり、「親機」又は「子機」のいずれかの動作モードをフラッシュメモリ３１に記憶する。
また、制御部３４は、デジタルマッチドフィルタ２４に通信モード（Ｓモード、Ｌモード）の指示を出力する。通信モードによって、フレームのチップ長が異なる。
【００４０】
そして、情報処理部３０に受信データが入力されると、受信データは受信バッファ３２に一旦蓄積されて制御部３４に出力され、制御部３４では受信データに基づいて処理が行われる。ここで、本無線機では、制御部３４は、受信データに基づいて、外部インタフェース部３５を介してＬＥＤを点滅させたり、フラッシュメモリ３１に記憶されている「親機」「子機」の動作モードを切り替えて設定するといった処理を行う。
【００４１】
また、制御部３４は、外部インタフェース部３５を介して接続されたセンサから入力されたデータを送信したり、入力部からの指示で送信を行う場合、送信モードに応じた送信データを生成し、同期信号に基づく送信タイミングで送信データを信号処理部に出力する。
このようにして情報処理部３０における動作が行われる。
【００４２】
[無線機における親機／子機の設定：図３]
次に、本無線機における親機／子機の設定の処理について図３を用いて説明する。図３は、本システムの無線機における親機／子機の設定処理を示すフローチャート図である。
上述したように、本無線機では、親機／子機の設定処理は情報処理部３０の制御部３４によって行われるようになっている。そして、図３に示す処理は、システム構築時（無線機設置時）の処理であり、当該無線機が基本的に（平常時に）親機として動作するか子機として動作するかを規定するものである。
【００４３】
図３に示すように、本無線機の制御部３４は、電源が投入されるとスタンバイ状態になり（１００）、フラッシュメモリ３１に親機又は子機の動作モードの種別を「子機」として設定する初期設定を行う（１０２）。これにより、本システムの全ての無線機は、一旦子機として立ち上がるものである。
【００４４】
そして、制御部３４は、一定時間内に親子切り替え操作が為されたかどうかを判断し（１０４）、親子切り替え操作が為された場合には（YESの場合）、制御部３４はフラッシュメモリ３１に記憶された動作モードを「親機」に更新し、親機として通信動作を開始する（１０６）。
【００４５】
一方、処理１０４で一定時間内に親子切り替え操作が為されなかった場合には、制御部３４は、そのまま子機として通信動作を開始する（１０８）。尚、親子切り替え操作は、例えばスイッチ等の操作で特定の信号が入力されるものが考えられる。
このようにして無線機における設置時の動作モードの設定処理が行われるものである。
【００４６】
[親機の動作]
そして、図示は省略するが、無線機が親機として通信動作を開始した場合、制御部３４は無線部に間欠受信動作を行わせ、子機からの信号を待ち受ける。信号を受信した場合には、制御部３４は、送信元の子機に応答を送信すると共に、受信データに基づいて処理を行うものである。通常、親機は、常時間欠受信を行っているため、子機に比べて消費電力が大きくなる。
【００４７】
[子機の動作]
また、無線機が子機として通信動作を開始した場合、制御部３４は、装置をスリープ状態としてイベントが発生するのを待ち受ける。イベントとしては、無線機に設けられたスイッチからの操作や外部インタフェース３５を介して接続されたセンサからのデータ入力があった場合、又はスケジュールに基づくＲＴＣ３７からの割り込み等が考えられる。
そして、イベントが発生した場合、制御部３４は処理を起動してデータを所定の親機に送信し、親機からの応答を待ち受けるために間欠受信動作を行う。親機から応答を受信したり、タイムアウトとなった場合には受信動作を停止して、スリープ状態に戻る。
子機は、イベント発生時以外はスリープ状態であるため消費電力が少ない。
【００４８】
このように、本無線機ではシステムの設置場所や利用形態に応じて、各無線機を親機又は子機に設定しておき、イベント発生によって子機から通信を開始して所望の動作を行わせるようシステムを構築することができるものである。
【００４９】
[システム構築例（１）：図４]
次に、本無線機を利用したシステム構築例について具体的に説明する。
まず、第１のシステム構築例について図４を用いて説明する。図４は、第１のシステム構築例（第１のシステム）を示す模式説明図である。
第１のシステムは、リレー方式を利用した無線通信システムであり、図４に示すように、無線機１〜無線機４で構成されており、無線機１→無線機２→無線機３→無線機４の受信順となるよう配置され、送信経路が設定されている。
【００５０】
図４（ａ）に示すように、まず、通常は、無線機１のみが子機、無線機２，３，４は親機として動作するようにフラッシュメモリ３１に動作モードが設定されている。そして、子機として動作する無線機１（以下、「無線機１（子）」と記載）においてスイッチ操作やセンサからのデータ入力等のイベントが発生すると、無線機１（子）は、隣接して配置されていて親機として動作する無線機２（以下、「無線機２（親）」と記載）にデータを送信する。無線機２（親）は、無線機１（子）からのデータを受信すると、応答を送信する（図示せず）。
【００５１】
そして、図４（ｂ）に示すように、無線機２（親）の制御部３４は、応答後、動作モードを「子機」に切り替え、無線機２（子）は次の無線機３（親）にデータを送信する。
無線機３（親）は、無線機２（子）からのデータを受信すると、応答を送信し、図４（ｃ）に示すように、動作モードを「子機」に切り替えて、子機として無線機４にデータを送信し、無線機４（親）はデータを受信する。
このように、第１のシステムでは、各無線機が、親機／子機の動作モードを適宜切り替えることにより、リレー方式でデータを順次送受信することができ、微弱無線を用いて広範囲におけるデータ通信を実現することができるものである。
【００５２】
ここで、図４（ｂ）で、無線機２（子）の制御部３４は、無線機３（親）から応答を受信した後、直ちに動作モードを親機に戻すのではなく、一定時間経過してから親機に切り替えるようにしている。これは、隣接する無線機３（親）が子機に切り替わって無線機４に送信を行う際に、無線機２が親機に戻ってしまっていると、無線機４宛の信号を受信してしまい、誤動作を起こす恐れがあるためである。つまり、上述した一定時間は、無線機が、親機から子機に切り替わって送信した後、少なくとも隣接する親機がこれを受信して次の親機に送信するための送信動作を終わるまでの時間としている。
第１のシステムでは、経路の中間に配置された無線機（図４の例では無線機２と無線機３）は全て、親機から一旦子機に切り替わった後、一定時間経過後に再び親機に戻るようになっている。
【００５３】
これに対して、経路の起点に位置する無線機（図４の例では無線機１）は、システム構築時に子機に設定され、そのまま子機として運用される。
また、経路の終点に位置する無線機（図４の例では無線機４）は、システム構築時に親機に設定され、そのまま親機として運用される。
【００５４】
[経路の中間に配置された無線機の動作：図５]
上述した無線機２のように、経路の中間に配置された無線機の制御部における処理について図５を用いて説明する。図５は、第１のシステムにおいて、経路の中間に配置された無線機の制御部における処理を示すフローチャート図である。
第１のシステムの経路の中間で用いられる無線機は、動作モードを通常親機としておき、子機からの信号を受信した場合に、動作モードを子機に切り替えて受信データを送信し、一定時間後に再び動作モードを親機に切り替える動作を行うものである。
【００５５】
図５に示すように、経路の中間に配置された無線機は、基本的には動作モードは親機として設定されており、子機からの受信信号を待ち受ける（２００）。
そして、子機からのデータを受信した場合、制御部３４は、送信元の子機に応答（Ａｃｋ／Ｎａｃｋ）を送信し（２０４）、フラッシュメモリ３１に記憶されている動作モードを子機に切り替える（２０６）。
【００５６】
そして、制御部３４は、予め設定されている経路上の次の無線機（親）に送信を行い、応答を受信する（２０８）。
そして、制御部３４は、子機に切り替わってから一定時間が経過したかどうかを判断し（２１０）、一定時間経過した場合には、動作モードを親機に切り替え（２１２）、間欠受信動作に移行する。
【００５７】
尚、処理２０８で、次の無線機（親）から正常に受信した旨の応答がない場合には、一定時間が経過するまではデータ再送を行い、タイムアウトになった場合にはその旨記憶しておき、次回の送信時に一緒に送信するようにしてもよい。このようにして、第１のシステムの経路の中間に配置された無線機の動作が行われるものである。
【００５８】
尚、各無線機に、自己の識別番号や自己がデータを送信する相手先となる無線機の識別番号を予め記憶しておき、送信時には宛先となる無線機の識別番号を付して送信し、受信時には自己宛以外の受信データを破棄するようにしてもよく、この場合には、子機としての応答受信後直ちに親機に戻ってもかまわない。
【００５９】
[システム構築例（２）：図６]
次に、第２のシステム構築例について図６を用いて説明する。図６は、第２のシステム構築例（第２のシステム）を示す模式説明図である。
第２のシステムは、親機／子機の動作モードの切り替えに加えて、通信モードの切り替えを行うものである。
図６に示すように、第２のシステムは、無線機１〜５と、無線機６とから構成され、無線機１〜５は比較的狭い範囲（エリア内）に設置されており、無線機６は少し離れた場所に設置されている。
【００６０】
そして、第２のシステムの特徴として、エリア内ではＳモードで通信を行い、遠距離はＬモードで通信を行うようになっている。
第２のシステムで用いられる通信モードとしては、ＳモードとＬモードとがあり、Ｓモードは近距離モード、Ｌモードは長距離モードである。
Ｓモードは、チップ長が３２チップ、通信速度が１２００ｂｐｓで、通信距離は約８０ｍである。Ｌモードは、チップ長が５１２チップ、通信速度が７５ｂｐｓで、通信距離は約１５０ｍである。
【００６１】
図６の例では、（ａ）に示すように、平常時には、エリア内の無線機１が親機として動作し、無線機２〜５は子機として動作するよう動作モードが設定されている。更に、エリア内の無線機１〜５は、通常は、通信モードとしてＳモードが設定されている。
また、エリア外の無線機６は、動作モードは親機で通信モードはＬモードが設定されている。
そして、エリア内の親機として動作する無線機１は、Ｓモードの無線部とＬモードの無線部の両方を備えており、制御部３４が随時切り替えて動作させるようにしている。無線機２〜５はＳモードの無線部のみ、無線機６はＬモードの無線部のみを備えている。
【００６２】
第２のシステムの適用例としては、無線機２〜５を各装置のセンサに対応して設置し、無線機１をエリア内とエリア外とを接続する中継機として用い、無線機６に接続されたサーバ等にセンサからのデータをアップロードする、といったシステムが考えられる。
【００６３】
そして、（ａ）に示すように、無線機２〜５（子）は、例えば予め設定されたスケジュールに従ってセンサからのデータをＳモードで無線機１（親）に送信し、無線機１は、Ｓモードで間欠受信を行って無線機２〜５から送信される信号を待ち受ける。
ここで、無線機１（親）における衝突を防ぐために、無線機２〜５（子）の送信タイミングを少しずつずらして時分割送信を行うようスケジュールが設定されている。
【００６４】
そして、無線機１（親）の制御部３４は、無線機２〜５からの信号を受信した場合に、動作モードを子機に切り替えると共に、通信モードをＬモードに切り替え、Ｌモードの子機として無線機２〜５から受信したデータを送信する。
【００６５】
無線機６（親）は、Ｌモードで間欠受信を行っており、無線機１（子）からの信号を受信すると、サーバに出力し、無線機１（子）に応答を送信する。
無線機１（子）の制御部３４は、Ｌモードで送信後、一定時間経過してから動作モードを親機に切り替え、通信モードをＳモードに切り替える。
【００６６】
このように、第２のシステムでは、無線機１を、通常はエリア内での親機として用いてＳモードで近距離通信を行い、必要な時には子機に切り替えてＬモードで長距離通信を行うようにして兼用することにより、効率的な通信が可能となり、コストの低減を図ることができるものである。
【００６７】
尚、無線機１（親）の制御部３４は、無線機２〜５からの信号を受信すると受信データを記憶しておき、予め設定されたスケジュールに従って、動作モードを子機に切り替えると共に、通信モードをＬモードに切り替え、Ｌモードの子機として無線機６に記憶しているデータを送信するようにしてもよい。
【００６８】
この場合、無線機６の制御部３４は、予め無線機１（子）からの送信スケジュールを記憶しておき、通常は子機としてスリープ状態とし、無線機１（子）の送信スケジュールが近くなると動作モードを親機に切り替えてＬモードの間欠受信を行うようにしてもよい。そして、受信後は一定時間後に子機に切り替えてスリープ状態とする。
このようにすると、無線機６の消費電力を大幅に低減できるものである。
【００６９】
[システム構築例（３）：図７]
次に、第３のシステム構築例について図７を用いて説明する。図７は、第３のシステム構築例（第３のシステム）を示す模式説明図である。
第３のシステムは、バッテリー駆動の無線機を親機として用いた場合に、個々の無線機のバッテリーを長持ちさせ、メンテナンスを容易にするシステムである。
【００７０】
第３のシステムは、イベント発生側で子機として動作する無線機１（子）と、無線機１からの信号を受信する無線機２〜５とから構成されている。第３のシステムの特徴として、無線機１は子機として固定的に使用されるが、無線機２〜５は順番で４個の無線機の内いずれか１つが親機として動作するようになっている。
【００７１】
無線機１（子）は、例えばセンサに接続され、センサデータ等を無線機２〜５に送信する。
無線機２〜５は、例えばサーバ等に接続されており、無線機１（子）からのデータ（センサデータ等）を受信してサーバに出力する。
そして、無線機２〜５の制御部３４は、基本的な動作モードを子機として設定しておき、予め設定されたスケジュールに従って、順番に親機に切り替えて間欠受信動作を行う。例えば１５分ずつ順番に親機に切り替えて受信動作を行い、動作モードが子機となっている時間帯はスリープ状態とする、といった制御が可能である。
【００７２】
図７の例では、（ａ）に示すように、まず無線機２が親機に切り替わって、無線機３〜５は子機としてスリープ状態となり、次に（ｂ）に示すように無線機３が親機、無線機２，４，５が子機、次は（ｃ）に示すように無線機４が親機、無線機２，３，５が子機、といったように順次親機を切り替えていく。
【００７３】
これにより、１台の無線機を親機として用いて常時間欠受信を行わせる場合に比べて、無線機２〜５は間欠受信時間が１／４ですみ、バッテリーを長持ちさせることができ、バッテリー交換等の保守作業を軽減できるものである。
【００７４】
また、無線機２〜５が子機からの信号を受信してそれぞれ動作を行う（警報を出力する等）システムの場合、無線機２〜５をケーブルで接続しておき、親機に切り替わった無線機からの情報を他の無線機にもケーブルを介して送信し、警報出力等の動作を行わせるようにしてもよい。
【００７５】
[システム構築例（４）：図８]
次に、第４のシステム構築例について図８を用いて説明する。図８は、第４のシステム構築例（第４のシステム）を示す模式説明図である。
第４のシステムは、図１に示した両受信方式のシステムと基本的に同じであり、図８（ａ）に示すように、通常は全ての無線機（ここでは無線機１〜４）が親機として動作しており、（ｂ）に示すように、イベントが発生した無線機（ここでは無線機４）が子機に切り替わって他の無線機宛に送信する。このとき、無線機４は時分割で無線機１〜３宛の信号を順次送信し、応答を受信する。
そして、子機に切り替わった無線機は、他の無線機（親）からの応答を受信し終わる一定時間後に再び親機に戻るようになっている。
【００７６】
第４のシステムの適用例としては、例えば、無線機４がセンサで異常を検出すると、子機に切り替わってアラーム情報を送信し、他の無線機１〜３はこれを受信して表示やＬＥＤ点滅や音声で警報を出力する、といったシステムが考えられる。
これにより、複数の無線機の内、どの無線機でイベントが発生しても、他の全ての無線機に情報を伝達することができ、利便性を向上させることができるものである。
【００７７】
［実施の形態の効果］
本発明の実施の形態に係る無線機によれば、微弱無線を用いた双方向無線通信システムで用いられる無線機であって、当該無線機が親機として動作するか子機として動作するかを規定する動作モードを記憶するフラッシュメモリ３１を備え、制御部３４が、システム構築時の初期設定の際に、フラッシュメモリ３１に、動作モードを子機に設定し、その後一定時間以内に切り替え操作が為された場合には、動作モードを親機に切り替えて設定し、動作モードが親機であれば間欠受信を行って子機からの信号を待ち受け、子機からの信号を受信するとそれに応じた動作を行い、子機であれば通常はスリープ状態で特定のイベントが発生した場合に送信を行う無線機としているので、親機としての動作又は子機としての動作のいずれかを選択して行うことができ、システムの利用形態に応じて親機又は子機の動作モードを設定して用いることができ、システム構築の自由度を向上させることができる効果がある。
【００７８】
また、本無線機によれば、動作モードを通常親機としておき、子機からの信号を受信した場合に、動作モードを子機に切り替えて受信データを送信し、一定時間後に再び動作モードを親機に切り替えるようにしているので、起点となる子機を備えて、複数の無線機で送信経路（起点からの受信順）を設定しておけば、起点となる無線機からイベント発生により送信が行われると、受信した無線機が子機に切り替わって、通信経路上の次の無線機に送信するシステムを構築することができ、微弱無線を用いて簡易に遠距離通信を行うことができる効果がある。
【００７９】
また、本無線機によれば、通信距離の短いＳモードの無線部と通信距離の長いＬモードの無線部とを備え、制御部３４が通信モードとしてＳモード又はＬモードを選択して無線部を切り替え可能とし、通常は動作モードを親機とし、通信モードをＳモードとして、エリア内の無線機（子）からの信号をＳモードで間欠受信し、無線機（子）からの信号を受信した場合には、動作モードを親機に、通信モードをＬモードに切り替えて設定し、エリア外の無線機（親）とＬモードで通信を行うようにしているので、エリア内では親機としてエリア内の無線機（子）とＳモードで通信を行うと共に、離れたところにある無線機（親）とは子機として動作してＬモードで通信を行うことができ、無線機を効率的に使用して低コストで無線システムを構築できる効果がある。
【００８０】
また、本システムによれば、イベント発生側の無線機（子）からの信号を待ち受ける受信側として複数の無線機を備え、当該複数の無線機は、通常は動作モードを子機とし、時分割でいずれかの無線機が親機に切り替わるよう設定しておくようにしているので、受信側では常時いずれかの無線機が親機として間欠受信を行ってイベント発生側の無線機（子）からの信号を受信可能な状態とすると共に、受信側の各無線機は動作モードが子機の場合にはスリープ状態として消費電力を低減することができ、受信側の無線機をバッテリー駆動としてもバッテリーを長持ちさせてメンテナンスを容易にすることができる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、親機と子機とを切り替えて用いることができ、システム構築の自由度を向上させることができる無線機及び無線通信システムに適している。
【符号の説明】
【００８２】
１〜６…無線機、  １０…無線部、  １１…スイッチ、  １２…ＬＮＡ、  １３…電力増幅器、  １４…ＢＰＦ、  １５…受信ミキサ、  １６…ＡＧＣ部、  １７ａ…周波数シンセサイザ、  １７ｂ…基準信号生成部、  １８…送信ミキサ、  １９…Ａ／Ｄ変換器、  ２０…信号処理部、  ２１…ＡＧＣ制御部、  ２２…キャリア復調部、  ２３…ＩＦ周波数ズレ検出部、２４…デジタルマッチドフィルタ、  ２５…同期補足・維持部、  ２６…受信データ復号部、  ２７…二次変調部ＬＥＤ、  ２８…一次変調部、  ３０…情報処理部、  ３１…フラッシュメモリ、  ３２…受信バッファ、  ３３…送信バッファ、  ３４…制御部、  ３５…外部インタフェース部、  ３６…ＥＥＰＲＯＭ、  ３７…ＲＴＣ
【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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【図９】
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