(57)【要約】【課題】ネットワークで子機として用いられる通信装置の消費電力を低減する。【解決手段】通信装置は、親機との間でデータ信号を送受信し、当該送受信を行わない期間は動作停止することで、当該通信装置の消費電力を抑制するデータ通信部と、親機から受信したバックオフ時間データを、データ通信部から受け取り格納するレジスタと、データ通信部の動作停止中に、親機からウェイクアップ信号を受信した時、バックオフ処理を指示するバックオフ時間待機信号を生成するウェイクアップ信号受信判定部と、バックオフ時間待機信号を検知した時、レジスタが格納するバックオフ時間データを読み出し、バックオフ時間に応じた規模で、経時的変化を観測することが可能な物理現象を発生させ、当該経時的変化を観測して当該バックオフ時間の経過を検知するまで待機した後、データ通信部を起動させるバックオフ時間待機部とを備える。【選択図】図３
2011205246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
親機および当該親機と通信する複数の子機端末からなる通信ネットワークシステムにおいて、当該子機端末として用いられる通信装置であって、
前記親機との間でデータ信号を送受信し、当該送受信を行わない期間は動作停止することで、当該通信装置の消費電力を抑制するデータ通信部と、
前記親機から受信した前記データ信号に含まれ、バックオフ時間を指定するバックオフ時間データを、前記データ通信部から受け取り格納するレジスタと、
前記データ通信部の動作停止中に、前記親機から当該通信装置に対して前記データ信号の送受信を要求するウェイクアップ信号を待ち受け、当該ウェイクアップ信号を受信した時、バックオフ処理を指示するバックオフ時間待機信号を生成するウェイクアップ信号受信判定部と、
前記バックオフ時間待機信号を検知した時、前記レジスタが格納する前記バックオフ時間データを読み出し、前記バックオフ時間に応じた規模で、経時的変化を観測することが可能な物理現象を発生させ、当該経時的変化を観測して当該バックオフ時間の経過を検知するまで待機した後、前記データ通信部を起動させるバックオフ時間待機部とを備える、通信装置。
【請求項２】
前記バックオフ時間待機部は、キャパシタを含み、前記バックオフ時間に基づいて定まる電圧を当該キャパシタに印加して電荷を蓄積し、その後の放電現象を観測することにより、前記バックオフ時間の経過を検知する、請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記親機から受信した前記データ信号に含まれるバックオフ時間データが表すバックオフ時間は、通信端末ごとに固有の値である、請求項１または２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記通信部は、前記親機から受信した前記データ信号または前記ウェイクアップ信号に含まれるスリープ命令に基づいて、動作停止するタイミングを決定する、請求項１〜３のいずれかに記載の通信装置。
【請求項５】
親機および当該親機と通信する複数の子機端末からなる通信ネットワークシステムにおいて、当該親機として用いられる通信装置であって、
通信相手となる子機端末を特定する識別子を含み、当該子機端末に通信を要求するウェイクアップ信号を送信するウェイクアップ信号送信部と、
前記子機端末が前記ウェイクアップ信号を受信してから通信開始するまでの待機時間である、バックオフ時間を指定するバックオフ時間データを生成するバックオフ時間生成部と、
前記子機端末とデータ信号を送受信するデータ通信部とを備え、
前記データ通信部が送信するデータ信号は、前記識別子と前記バックオフ時間データとを含む、通信装置。
【請求項６】
前記バックオフ時間データが表すバックオフ時間は、前記子機端末ごとに固有な値である、請求項５に記載の通信装置。
【請求項７】
前記バックオフ時間データが表すバックオフ時間は、乱数値である、請求項６に記載の通信装置。
【請求項８】
前記識別子は、複数の子機端末を特定するグループ識別子である、請求項５〜７のいずれかに記載の通信装置。
【請求項９】
前記識別子は、唯一の子機端末を特定する識別子である、請求項５〜７のいずれかに記載の通信装置。
【請求項１０】
前記通信相手となる子機端末に、動作停止のタイミングを指定するスリープ命令を含む前記データ信号または前記ウェイクアップ信号を送信する、請求項５〜９のいずれかに記載の通信装置。
【請求項１１】
制御部を含むデータ通信部と、レジスタと、ウェイクアップ信号受信判定部と、バックオフ時間待機部とを備える通信装置を、親機および当該親機と通信する複数の子機端末からなる通信ネットワークシステムにおいて、当該子機端末として機能させる動作方法であって、
前記データ通信部が、前記親機との間でデータ信号を送受信し、当該送受信を行わない期間は、動作停止することで、当該通信装置の消費電力を抑制するステップと、
前記データ通信部が、前記親機から受信した前記データ信号に含まれ、バックオフ時間を指定するバックオフ時間データを、前記レジスタに格納するステップと、
前記ウェイクアップ信号受信判定部が、前記データ通信部の動作停止中に、前記親機から当該通信装置に対して前記データ信号の送受信を要求するウェイクアップ信号を待ち受け、当該ウェイクアップ信号を受信した時、バックオフ処理を指示するバックオフ時間待機信号を生成するステップと、
前記バックオフ時間待機部が、前記バックオフ時間待機信号を検知した時、前記レジスタが格納する前記バックオフ時間データを読み出し、前記バックオフ時間に応じた規模で、経時的変化を観測することが可能な物理現象を発生させ、当該経時的変化を観測して当該バックオフ時間の経過を検知するまで待機した後、前記データ通信部を起動させるステップとを含む、動作方法。
【請求項１２】
制御部を含むデータ通信部と、レジスタと、ウェイクアップ信号受信判定部と、バックオフ時間待機部とを備える通信装置を、親機および当該親機と通信する複数の子機端末からなる通信ネットワークシステムにおいて、当該子機端末として機能させるため、当該制御部が実行するプログラムであって、
前記制御部が、前記データ通信部に、前記親機との間でデータ信号を送受信させ、当該送受信を行わない期間は、当該制御部自身を含めて動作停止させることで、当該通信装置の消費電力を抑制するステップと、
前記制御部が、前記データ通信部に、前記親機から受信した前記データ信号に含まれ、バックオフ時間を指定するバックオフ時間データを、前記レジスタに格納させるステップとを含み、
前記ウェイクアップ信号受信判定部が、前記データ通信部の動作停止中に、前記親機から当該通信装置に対して前記データ信号の送受信を要求するウェイクアップ信号を待ち受け、当該ウェイクアップ信号を受信した時、バックオフ処理を指示するバックオフ時間待機信号を生成し、
前記バックオフ時間待機部が、前記バックオフ時間待機信号を検知した時、前記レジスタが格納する前記バックオフ時間データを読み出し、前記バックオフ時間に応じた規模で、経時的変化を観測することが可能な物理現象を発生させ、当該経時的変化を観測して、当該バックオフ時間の経過を検知するまで待機した後、前記データ通信部を起動することにより、再度実行される、プログラム。
【請求項１３】
親機および当該親機と通信する複数の子機端末からなる通信ネットワークシステムにおいて、当該子機端末として用いられる通信装置の機能を集積した集積回路であって、
前記親機との間でデータ信号を送受信し、当該送受信を行わない期間は動作停止することで、当該通信装置の消費電力を抑制するデータ通信部と、
前記親機から受信した前記データ信号に含まれ、バックオフ時間を指定するバックオフ時間データを前記データ通信部から受け取り格納するレジスタと、
前記データ通信部の動作停止中に、前記親機から当該通信装置に対して前記データ信号の送受信を要求するウェイクアップ信号を待ち受け、当該ウェイクアップ信号を受信した時、バックオフ処理を指示するバックオフ時間待機信号を生成するウェイクアップ信号受信判定部と、
前記バックオフ時間待機信号を検知した時、前記レジスタが格納する前記バックオフ時間データを読み出し、前記バックオフ時間に応じた規模で、経時的変化を観測することが可能な物理現象を発生させ、当該経時的変化を観測して当該バックオフ時間の経過を検知するまで待機した後、前記データ通信部を起動させるバックオフ時間待機部との機能を集積した、集積回路。
【請求項１４】
親機および当該親機と通信する複数の子機端末からなる通信ネットワークシステムであって、
前記親機は、
通信相手となる子機端末を特定する識別子を含み、当該子機端末に通信を要求するウェイクアップ信号を送信するウェイクアップ信号送信部と、
前記子機端末が前記ウェイクアップ信号を受信してから通信開始するまでの待機時間である、バックオフ時間を指定するバックオフ時間データを生成するバックオフ時間生成部と、
前記子機端末とデータ信号を送受信する親機側データ通信部とを備え、
前記親機側データ通信部が送信するデータ信号は、前記識別子と前記バックオフ時間データとを含み、
前記子機端末は、
前記親機との間でデータ信号を送受信し、当該送受信を行わない期間は動作停止することで、当該通信装置の消費電力を抑制する子機側データ通信部と、
前記親機から受信した前記データ信号に含まれ、バックオフ時間を指定するバックオフ時間データを、前記データ通信部から受け取り格納するレジスタと、
前記子機側データ通信部の動作停止中に、前記親機から当該通信装置に対して前記データ信号の送受信を要求するウェイクアップ信号を待ち受け、当該ウェイクアップ信号を受信した時、バックオフ処理を指示するバックオフ時間待機信号を生成するウェイクアップ信号受信判定部と、
前記バックオフ時間待機信号を検知した時、前記レジスタが格納する前記バックオフ時間データを読み出し、前記バックオフ時間に応じた規模で、経時的変化を観測することが可能な物理現象を発生させ、当該経時的変化を観測して当該バックオフ時間の経過を検知するまで待機した後、前記子機側データ通信部を起動させるバックオフ時間待機部とを備える、通信ネットワークシステム。
【請求項１５】
前記子機端末のバックオフ時間待機部は、キャパシタを含み、前記バックオフ時間データに基づいて定まる電圧を当該キャパシタに印加して電荷を蓄積し、その後の放電現象を観測することにより、前記バックオフ時間の経過を検知する、請求項１４に記載の通信ネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、親機および当該親機と通信する複数の子機端末からなる通信ネットワークおよび当該ネットワークにおいて用いられる通信装置に関する。また、このような通信装置を動作させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線センサーネットワークなどにみられるように、センサーを具備した電池駆動の無線端末をサービスエリア内に複数台設置し、当該エリア内の環境データなどを一括して収集するようなセンシングシステムが盛んに検討されている。このような無線通信ネットワークでは、サービス内容によっては無線端末の台数が多数になることがある。また、無線端末はメンテナンスしにくい場所へ設置することもある。そのため、無線端末の消費電力を低減させて電池交換をできるだけ低頻度にする必要がある。また、家電連携サービスのように、家庭内の家電機器にこのような無線端末を接続し、ホームサーバーが各家電機器の動作状態を収集、制御することで、家電機器の一括制御やコンテンツ連携などを行うサービスが提案されている。この場合、無線端末は設置された家電機器から電源提供を受けることで、電池を不要とすることが可能である。しかしながら、家電機器の消費電力低減の要望は高く、家電機器に接続される無線端末の消費電力の低減も要求される。
【０００３】
したがって、通信を行っていない間は、殆ど電力を消費しない状態で待機し、その間わずかな電力のみ使用して、親機からの通信要求信号であるウェイクアップ信号を待ち受け、自局に対するウェイクアップ信号を受信したら起動する低消費電力型の無線端末が提案されている。
【０００４】
このような、待機時の消費電力を低減する従来技術として、例えば、特許文献１は、図１３に示すような無線起動装置１３０１を開示している。無線起動装置１３０１は、ウェイクアップ信号とみなされる親機からのトーン信号の受信電界強度に応じてアナログタイマー回路を駆動し、無線端末である電子機器１３５３を間欠的に起動するものである。無線起動装置１３０１において、アンテナ１３５１が受信した信号は、同調回路１３５２を経由して、検波回路１３２２に入力される。検波回路１３２２は受信信号を検波してトーン信号を復調し、増幅器１３２３は復調されたトーン信号を増幅する。ここで増幅器１３２３は、後述するように、間欠的に動作している。トーン共振回路１３２４は、増幅されたトーン信号に含まれる雑音を除去する。整流回路１３２９は、雑音が除去されたトーン信号を直流分に変換し、起動信号として取り出す。起動信号は、電子機器１３５３に入力され、電子機器１３５３を起動させる。また、電圧制御発振器１３２６は、ピーク検出回路１３２５を介して、トーン共振回路１３２４の出力に接続している。電圧制御発振器１３２６は、充電回路１３３０および放電スイッチ１３２７を内蔵しており、ピーク検出回路１３２５が出力するトーン信号のピークを示す電圧に応じた周期で、放電を行う。この放電電流が、増幅器１３２３に供給されており、増幅器１３２３はこの放電の周期に従って間欠動作している。これらの構成により、親機からのトーン信号の電界強度に応じて、電子機器１３５３の起動周期を制御し、無線端末である電子機器１３５３の消費電力を低減している。
【０００５】
しかし、起動した無線端末は、親機や他の無線端末と通信を開始するが、複数の無線端末が同時に起動するため、通信衝突が起こりうる。このような通信衝突を、消費電力を低減しながら回避する無線端末が求められている。
【０００６】
このような、通信衝突を回避する処理の消費電力を低減する従来技術として、例えば、特許文献２は、図１４に示すキャリア検出回路１４０２を開示している。マルチチャンネルアクセス方式を用いる無線端末であるコードレス電話機１４０１に設けられたキャリア検出回路１４０２は、キャリアセンス時のキャリア有無の検出サイクルを早め、空きチャンネルの検出時間を短縮するものである。キャリア検出回路１４０２は、キャリア判定部１４０４および短絡放電部１４０３を内蔵している。キャリア判定部１４０４は、ＣＲ時定数回路を含んでおり、周期的に切り替えられるチャンネルごとに、受信部からの検波出力に基づき、電波の受信強度に応じた電圧によって蓄電する。キャリア判定部１４０４は、この蓄電量に基づき、当該チャンネルが空（あ）いているか否かを判断する。コードレス電話機１４０１の制御部１４０５は、チャンネル切替時に、チャンネル切替信号ＬＥを、短絡放電部１４０３に入力する。短絡放電部１４０３は、チャンネル切替信号ＬＥが入力されると、キャリア判定部１４０４が蓄電した電荷を短絡放電させる。これらの構成により、チャンネル切替時にキャリア判定部１４０４が蓄電した電荷を短絡放電部１４０３が瞬時に放電させるため、放電完了までの時間を短縮でき、その分だけ空きチャンネルの検出サイクルを早めるので通信衝突回避処理の消費電力を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２４３５１４号公報
【特許文献２】特開平７−５９１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の無線起動装置では、トーン信号の受信電界強度が起動タイミングの指標となる。受信電界強度は、近隣の無線端末においては同程度になるため、近隣の無線端末が同時に起動することが多い。そのため、起動したものの通信衝突が起こり、通信できないという状態が多く発生し、消費電力低減の効果が得られにくかった。
【０００９】
また、特許文献２のキャリア検出回路では、マルチチャンネルアクセス方式の無線端末において、空きチャンネルを探すためにチャンネル切替する時のみ消費電力が低減されるので、効果は限定的であった。また同一のチャンネルを継続して用いつつ、通信衝突を回避する通信方式の場合には、効果が得られなかった。
【００１０】
さらに、特許文献１における無線起動装置は、増幅器１３２３などの多くの素子が、常時動作している。また、特許文献２におけるコードレス電話機１４０１の制御部１４０５なども、空きチャンネルを検出する期間中、動作している。これらの素子は消費電力が大きいため、いずれの従来技術も消費電力低減の効果は、不十分であった。
【００１１】
同一のチャンネルを継続して用いつつ、通信衝突を回避する方式としては、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  ｗｉｔｈ  Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）方式が一般的に用いられている。本方式では、子機である無線端末が、チャンネルが空いているかを確認する処理（キャリアセンス）を行い、チャンネルが空いている場合は、通信を行い、空いていない場合は、所定時間（バックオフ時間）待機した後、再度キャリアセンス処理を行う。ここでバックオフ時間の長さは、無線端末ごとに異なるように予め設定されているか、ランダムに決定される。本方式を用いる無線端末においては、複数回のキャリアセンスのための消費電力、および、子機におけるバックオフ時間の決定のための乱数生成回路や、バックオフ時間の計時回路の消費電力を、低減することが重要となる。
【００１２】
それ故に、本発明の目的は、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式などで通信を行う通信ネットワークで用いられる、消費電力を低減した通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、親機および当該親機と通信する複数の子機端末からなる通信ネットワークシステムにおいて、当該子機端末として用いられる通信装置であって、親機との間でデータ信号を送受信し、当該送受信を行わない期間は動作停止することで、当該通信装置の消費電力を抑制するデータ通信部と、親機から受信したデータ信号に含まれ、バックオフ時間を指定するバックオフ時間データを、データ通信部から受け取り格納するレジスタと、データ通信部の動作停止中に、親機から当該通信装置に対してデータ信号の送受信を要求するウェイクアップ信号を待ち受け、当該ウェイクアップ信号を受信した時、バックオフ処理を指示するバックオフ時間待機信号を生成するウェイクアップ信号受信判定部と、バックオフ時間待機信号を検知した時、レジスタが格納するバックオフ時間データを読み出し、バックオフ時間に応じた規模で、経時的変化を観測することが可能な物理現象を発生させ、当該経時的変化を観測して当該バックオフ時間の経過を検知するまで待機した後、データ通信部を起動させるバックオフ時間待機部とを備える、通信装置である。
【００１４】
また、バックオフ時間待機部は、キャパシタを含み、バックオフ時間に基づいて定まる電圧を当該キャパシタに印加して電荷を蓄積し、その後の放電現象を観測することにより、バックオフ時間の経過を検知してもよい。
【００１５】
また、親機から受信したデータ信号に含まれるバックオフ時間データが表すバックオフ時間は、通信端末ごとに固有の値であることが好ましい。
【００１６】
また、親機から受信したデータ信号またはウェイクアップ信号に含まれるスリープ命令に基づいて、動作停止するタイミングを決定することが好ましい。
【００１７】
また、本発明は、親機および当該親機と通信する複数の子機端末からなる通信ネットワークシステムにおいて、当該親機として用いられる通信装置であって、通信相手となる子機端末を特定する識別子を含み、当該子機端末に通信を要求するウェイクアップ信号を送信するウェイクアップ信号送信部と、子機端末がウェイクアップ信号を受信してから通信開始するまでの待機時間である、バックオフ時間を指定するバックオフ時間データを生成するバックオフ時間生成部と、子機端末とデータ信号を送受信するデータ通信部とを備え、データ通信部が送信するデータ信号は、識別子とバックオフ時間データとを含む、通信装置である。
【００１８】
また、バックオフ時間データが表すバックオフ時間は、子機端末ごとに固有な値であることが好ましい。また、バックオフ時間データが表すバックオフ時間は、乱数値であってもよい。
【００１９】
また、識別子は、複数の子機端末を特定するグループ識別子であってもよい。また、識別子は、唯一の子機端末を特定する識別子であってもよい。
【００２０】
また、通信相手となる子機端末に、動作停止のタイミングを指定するスリープ命令を含むデータ信号またはウェイクアップ信号を送信することが好ましい。
【００２１】
本発明は、上述のような通信装置を動作させる方法およびプログラムにも向けられている。また、上述のような通信装置の機能を集積した集積回路にも向けられている。また、さらに、上述のような通信装置からなる通信ネットワークにも向けられている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式などで通信を行う通信ネットワークで用いられる、消費電力を低減した通信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１〜第３の実施形態に係る通信システムの構成図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る親機の構成図
【図３】本発明の第１〜第３の実施形態に係る通信端末の構成図
【図４】本発明の第１の実施形態に係るデータパケットおよびウェイクアップパケットの構成図
【図５】本発明の第１の実施形態に係るデータパケットの構成図
【図６】本発明の第１の実施形態に係る通信端末の動作を示すフローチャート
【図７】本発明の第１の実施形態に係るバックオフ時間待機部の構成および動作を示す図
【図８】本発明の効果を示すための比較例のシーケンス図
【図９】本発明の効果を示すシーケンス図
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る親機の構成図
【図１１】本発明の第２の実施形態に係るデータパケットの構成図
【図１２】本発明の第３の実施形態に係るデータパケットおよびウェイクアップパケットの構成図
【図１３】従来の無線起動装置の構成図
【図１４】従来の無線端末の構成図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１の実施形態）
図１は、本実施の形態に係る通信システム１００の構成図である。通信システム１００は、親機１０１と、第１の子機１９２である通信端末と、第２の子機１９３である通信端末とから構成される。この例では、通信端末が２機利用されているが、３機以上であってもよい。通信システム１００では、親機１０１と子機１９２との間、および親機１０１と子機１９３との間で、通信が行われる。親機１０１から子機１９２、１９３に対してはウェイクアップ信号Ｓｉｇ．１０１が送信される。その後、子機１９２、１９３と親機１０１との間で、それぞれデータ信号Ｓｉｇ．１０２およびＳｉｇ．１０３が送受信される。
【００２５】
図２は、親機１０１の構成図である。親機は、アンテナ１１１、ＲＦスイッチ１１０、データ通信部１０４、ウェイクアップ信号送信部１０７、バックオフ時間生成部１０３および制御部１０２を備えている。データ通信部１０４は、子機である通信端末と送受信するデータ信号の変復調を行うデータ送受信装置１０６と、データ信号のパケット化および逆パケット化を行うパケット処理装置１０５とを有する。また、ウェイクアップ信号送信部１０７は、ウェイクアップパケットを作成するウェイクアップパケット作成装置１０８およびウェイクアップパケットを変調してウェイクアップ信号を生成するするウェイクアップ信号送信装置１０９を有する。また、バックオフ時間生成部１０３は、通信端末に対して送信するデータに含まれるバックオフ時間データを生成する。なお、制御部１０２は、親機１０１のこれらの構成要素の動作を制御しており、制御部１０２からこれらの構成要素に、図示しない制御線が適宜接続されている。
【００２６】
図３は、図１に示した子機１９２、１９３である通信端末２０１の構成図である。通信端末２０１は、アンテナ２１１、ＲＦスイッチ２１０、制御部２０２を含むデータ通信部２０４、ウェイクアップ信号受信判定部２０７、バックオフ時間待機部２０３およびレジスタ２１４を備えている。データ通信部２０４は、親機１０１と送受信するデータ信号の変復調を行うデータ送受信装置２０６と、データ信号のパケット化および逆パケット化を行うパケット処理装置２０５とを有する。また、ウェイクアップ信号受信判定部２０７は、親機からのウェイクアップ信号を復調するウェイクアップ信号受信装置２０９と、ウェイクアップ信号が自機宛てのものであるか否かを判定するウェイクアップ信号判定装置２０８とを有する。また、バックオフ時間待機部２０３は、充電および放電を行う充放電装置２１２と、充放電装置を充電するバックオフ電圧発生装置２１３とを有する。なお、制御部２０２は、自身の動作中は、通信端末２０１のこれらの構成要素を制御することができ、制御部２０２からこれらの構成要素に、図示しない制御線が適宜接続されている。また、本実施形態では、制御部２０２は、データ通信部２０４に含まれるものとしたが、データ通信部２０４とは別に設けられていてもよい。
【００２７】
以下に、親機１０１が子機である通信端末２０１とデータを送受信している状態における動作を受信および送信に分けて、説明する。
【００２８】
（親機によるデータ受信動作）
親機１０１が通信端末２０１からデータ信号を受信する時、ＲＦスイッチ１１０は、制御部１０２によって、アンテナ１１１とデータ通信部１０４内のデータ送受信装置１０６とを接続するよう切り替えられている。通信端末２０１から受信したデータ信号は、アンテナ１１１から受信され、データ送受信装置１０６によってデータパケットに復調される。データパケットはパケット処理装置１０５に送られ、逆パケット処理され、ユーザーデータであるペイロードデータや制御データなどに分離される。通信端末２０１が作成したデータパケットの構成については後述する。
【００２９】
これらのデータのうち、ペイロードデータは、制御部１０２を介して親機１０１の外部に出力される。例えば、親機１０１が表示装置などを備え、ペイロードデータを表示するようにすることも可能である。また、あるいは、ペイロードデータを外部に出力せず、制御部１０２がペイロードデータに基づく処理を行うようにしてもよい。制御データは、制御部１０２に送られ、親機１０１の各種制御に利用される。また、ヘッダに含まれる親機ＩＤ、子機ＩＤや、符号誤り検出コードは、制御部１０２に送られ、通信内容の信頼性の検証に利用される。
【００３０】
（親機によるデータ送信動作）
親機１０１が通信端末２０１にデータ信号を送信する時、ＲＦスイッチ１１０は、制御部１０２によって、アンテナ１１１とデータ通信部１０４内のデータ送受信装置１０６とを接続するよう切り替えられている。図４の（ａ）は、親機が作成するデータパケット４０１の構成を示す図である。データパケット４０１は、プリアンブル４０２と、同期コード４０３と、ヘッダ４０４と、ペイロードデータ４０５および符号誤り検出コード４０６から構成される。プリアンブル４０２は、通信端末２０１のデータ送受信装置２０６が内蔵する復調ＰＬＬ回路（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ  位相同期回路、不図示）の自走周波数を引き込むためなどに設けられた規則正しい符号列である。同期コード４０３は、データのバイトアライン先頭を示す標識であって、コード変調方式に違反した符号やＰＮ符号などのユニークワードが使用できる。ペイロードデータ４０５は、ユーザーが使用できるユーザーデータであって、ユーザーデータを対象とした誤り検出訂正符号を含むことができる。符号誤り検出コード４０６は、当該データパケットの伝送誤りを検出するための検査符号であり、例えばＣＲＣ符号（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｃｈｅｃｋ  巡回冗長検査符号）などを用いることができる。ヘッダ４０４は、子機ＩＤ４０７と、親機ＩＤ４０８と、バックオフ時間データ４０９と、制御データ４１０と、符号誤り検出コード４１１とから構成される。子機ＩＤ４０７は、通信相手の子機となる通信端末を指し示すコードであり、親機ＩＤ４０８は、自局である親機を指し示すコードである。これら子機ＩＤ４０７および親機ＩＤ４０８によって通信元および通信先が特定されるため、信頼性の高い通信ができる。バックオフ時間データ４０９は、通信端末２０１にバックオフ時間を指定するための時間データである。制御データ４１０は、通信端末２０１の動作を制御するためのフラグ群などである。符号誤り検出コード４１１は、ヘッダ４０４の伝送誤りを検出するための検査符号であり、例えばＣＲＣ符号などを用いることができる。ヘッダ内の各データは伝送手順上の重要性が高いデータであるため、専用の符号誤り検出コード４１１を付与することで信頼性を高めることができる。制御データとしては、例えば、通信端末２０１にデータ通信部２０４を動作停止させるよう要求を行う第１のスリープ命令や、通信端末２０１からの通信を正常に受信した旨応答するＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）応答などがある。
【００３１】
制御部１０２は、プリアンブル４０２と、同期コード４０３と、ヘッダ４０４と、ペイロードデータ４０５および符号誤り検出コード４０６を生成する。ペイロードデータ４０５はユーザーデータであり、親機１０１の外部から入力される。例えば、親機１０１が入力装置を備え、ユーザーデータが入力装置を介して制御部１０２に入力されるようにすることも可能である。また、あるいは、制御部１０２が、ユーザーデータを作成してもよい。バックオフ時間生成部１０３は、バックオフ時間データとして、子機ごとに固有な値を生成する。子機ごとに固有の値は、予め定めておいてもよい。パケット処理装置１０５は、バックオフ時間データ４０９と、制御部１０２で生成されたプリアンブル４０２と、同期コード４０３と、ヘッダ４０４と、ペイロードデータ４０５および符号誤り検出コード４０６をパケット化処理し、データパケット４０１を生成する。データパケット４０１はデータ送受信装置１０６で変調される。変調されたデータパケット４０１は、ＲＦスイッチ１１０を介して、アンテナ１１１から送信される。
【００３２】
次に、親機１０１が、データ送受信を行っていない状態の通信端末２０１とデータ送受信を開始する時の動作であるウェイクアップ信号送信動作について、説明する。
【００３３】
（親機によるウェイクアップ信号送信動作）
親機１０１がウェイクアップ信号を送信する時、ＲＦスイッチ１１０は、アンテナ１１１とウェイクアップ信号送信部１０７内のウェイクアップ信号送信装置１０９とを接続するよう、制御部１０２によって切り替えられている。ここで、図４の（ｂ）を参照して、ウェイクアップ信号に含まれるウェイクアップパケット４２０の構成を説明する。ウェイクアップパケット４２０は、プリアンブル４２１と、同期コード４２２と、ウェイクアップ情報４２３および符号誤り検出コード４２４から構成される。プリアンブル４２１は、通信端末のウェイクアップ信号受信装置が内蔵する復調ＰＬＬ回路（不図示）の自走周波数を引き込むためなどに設けられた規則正しい符号列である。同期コード４２２は、データのバイトアライン先頭を示す標識であって、コード変調方式に違反した符号やＰＮ符号などのユニークワードが使用できる。符号誤り検出コード４２４は、当該ウェイクアップパケットの伝送誤りを検出するための検査符号であり、例えばＣＲＣ符号などを用いることができる。ウェイクアップ情報４２３は、制御情報４２５とウェイクアップＩＤ４２６とで構成される。制御情報４２５は、ウェイクアップ動作に係る動作パラメータなどであり、ウェイクアップＩＤ４２６は、起動させる子機である通信端末２０１を特定するＩＤであるが、複数の子機を対象としたグループＩＤなどであってもよい。また、全ての子機を対象とした一斉起動ＩＤなどであってもよい。制御部１０２は、プリアンブル４２１、同期コード４２２、ウェイクアップ情報４２３および符号誤り検出コード４２４を生成する。ウェイクアップパケット作成装置１０８は、制御部１０２が生成したこれらのデータをパケット化処理し、ウェイクアップパケット４２０を生成する。ウェイクアップパケット４２０はウェイクアップ信号送信装置１０９で変調される。変調されたウェイクアップパケット４２０は、ＲＦスイッチ１１０を介して、ウェイクアップ信号としてアンテナ１１１から送信される。
【００３４】
以下に、通信端末２０１が親機１０１とデータを送受信している状態である通常動作モードにおける通信端末２０１の動作を受信および送信に分けて、説明する。
【００３５】
（通信端末によるデータ受信動作）
通信端末２０１が親機１０１とデータを送受信する時、ＲＦスイッチ２１０は、制御部２０２によって、アンテナ２１１とデータ通信部２０４内のデータ送受信装置２０６とを接続するよう切り替えられている。アンテナ２１１から受信したデータ信号は、データ送受信装置２０６によってデータパケット４０１に復調される。データパケット４０１はパケット処理装置２０５に送られ、逆パケット処理され、ユーザーデータであるペイロードデータ４０５や制御データ４１０などに分離される。
【００３６】
これらのデータのうち、ペイロードデータ４０５は、制御部２０２を介して通信端末２０１の外部に出力される。例えば、通信端末２０１が表示装置などを備え、ペイロードデータ４０５を表示するようにすることも可能である。また、あるいは、ペイロードデータ４０５を外部に出力せず、制御部２０２がペイロードデータ４０５に基づく処理を行うようにしてもよい。制御データ４１０は、制御部２０２に送られ、通信端末２０１の各種制御に利用される。また、ヘッダに含まれる親機ＩＤ４０８、子機ＩＤ４０７や、符号誤り検出コード４０６、４１１は、制御部２０２に送られ、通信内容の信頼性の検証に利用される。
【００３７】
パケット処理装置２０５は、データパケット４０１に含まれるバックオフ時間データ４０９を、レジスタ２１４に送信する。また、パケット処理装置２０５は、バックオフ時間データ４０９をレジスタ２１４に送信するタイミングに合わせて、ラッチ信号をレジスタ２１４に送信する。レジスタ２１４は、ラッチ信号を検出すると、送信されたバックオフ時間データ４０９を記憶する。レジスタ２１４はバックオフ時間データ４０９のビット長に足りる数のフリップフロップ回路で構成されており、記憶する瞬間に動作電流を要するが、記憶したバックオフ時間データ４０９を保持している期間は、殆ど動作電流を必要としない。そのため、レジスタ２１４は、低消費電力のメモリー回路と等価である。パケット処理装置２０５は、子機ＩＤ４０７が自機宛てであることを示しているデータパケット４０１が到着するつど、そのデータパケット４０１に含まれるバックオフ時間データ４０９をレジスタ２１４に送信して上書きし、レジスタ２１４の記憶内容を更新する。したがって、レジスタ２１４の出力状態は、常に、最新のバックオフ時間データ４０９を維持したものとなっている。
【００３８】
（通信端末によるデータ送信動作）
図５は、通信端末が作成するデータパケット５０１の構成を示す図である。データパケットは、親機が作成するデータパケット４０１とほぼ同様の構成であるが、バックオフ時間データ４０９を含まない点で異なっている。データパケット５０１は、プリアンブル５０２と、同期コード５０３と、ヘッダ５０４と、ペイロードデータ５０５および符号誤り検出コード５０６から構成される。プリアンブル５０２は、親機１０１のデータ送受信装置１０６が内蔵する復調ＰＬＬ回路（不図示）の自走周波数を引き込むためなどに設けられた規則正しい符号列である。同期コード５０３は、データのバイトアライン先頭を示す標識であって、コード変調方式に違反した符号やＰＮ符号などのユニークワードが使用できる。ペイロードデータ５０５は、ユーザーが使用できるユーザーデータであって、ユーザーデータを対象とした誤り検出訂正符号を含むことができる。符号誤り検出コード５０６は、当該データパケットの伝送誤りを検出するための検査符号であり、例えばＣＲＣ符号などを用いることができる。ヘッダ５０４は、子機ＩＤ５０７と、親機ＩＤ５０８と、制御データ５１０と、符号誤り検出コード５１１とから構成される。子機ＩＤ５０７は、自局である通信端末を指し示すコードであり、親機ＩＤ５０８は、通信相手である親機を指し示すコードである。これら子機ＩＤ５０７および親機ＩＤ５０８によって通信元および通信先が特定されるため、信頼性の高い通信ができる。子機ＩＤ５０７および親機ＩＤ５０８の配置順序は逆であってもよい。制御データ５１０は、親機１０１の動作を制御するためのフラグ群などである。符号誤り検出コード５１１は、ヘッダ５０４の伝送誤りを検出するための検査符号であり、例えばＣＲＣ符号などを用いることができる。ヘッダ内の各データは伝送手順上の重要性が高いデータであるため、専用の符号誤り検出コード５１１を付与することで信頼性を高めることができる。制御データとしては、例えば、親機１０１からの通信を正常に受信した旨応答するＡＣＫ応答などがある。
【００３９】
制御部２０２は、プリアンブル５０２と、同期コード５０３と、ヘッダ５０４と、ペイロードデータ５０５および符号誤り検出コード５０６を生成する。ペイロードデータ５０５はユーザーデータであり、通信端末２０１の外部から入力される。例えば、通信端末２０１が入力装置を備え、ユーザーデータが入力装置を介して制御部２０２に入力されるようにすることも可能である。また、あるいは、制御部２０２が、ユーザーデータを作成してもよい。パケット処理装置２０５は、制御部２０２で生成されたプリアンブル５０２と、同期コード５０３と、ヘッダ５０４と、ペイロードデータ５０５および符号誤り検出コード５０６をパケット化処理し、データパケット５０１を生成する。データパケット５０１はデータ送受信装置２０６で変調される。変調されたデータパケット５０１は、ＲＦスイッチ２１０を介して、アンテナ２１１から送信される。
【００４０】
このように親機１０１とのデータ送受信が完了すると、データ通信部２０４は動作を停止する。消費電力の大きい制御部２０２やデータ送受信装置２０６が停止するため、この状態での消費電力はわずかなものとなる。通信端末２０１のこのような状態のことを低消費電力動作モードとよぶ。データ通信部２０４が親機１０１と上述のデータ送受信をしている状態から、低消費電力動作モードに移行するまでの動作を図６を参照して、以下に説明する。
【００４１】
図６は通信端末２０１の動作を示すフローチャートである。まず、ステップＳ６０１において、通信端末２０１は、データ通信部２０４の動作によって、親機１０１とのデータ送受信を行っている。ステップＳ６０２において、親機１０１からのデータパケット４０１に含まれるバックオフ時間データ４０９は、レジスタ２１４に格納される。ステップＳ６０３において、制御部２０２は、データパケット４０１に、第１のスリープ命令が含まれているかどうかを確認し、含まれていない場合は、ステップＳ６０１に戻りデータ送受信を継続し、含まれている場合は、ステップＳ６０４に進む。ステップＳ６０４において、制御部２０２は、ＡＣＫ応答を含んだデータパケット５０１を親機に送信し、ＲＦスイッチ２１０をウェイクアップ信号受信判定部２０７内のウェイクアップ信号受信装置２０９に接続するよう切り替える。また、データ通信部２０４の動作を、制御部２０２自身も含めて停止する。このステップＳ６０４における処理をスリープ処理とよぶ。
【００４２】
ここで、データ送受信の完了の条件を、ステップＳ６０３に示すように、親機１０１から第１のスリープ命令を含むデータパケット４０１を受信した時としたが、通信端末２０１が送信すべきデータパケット５０１を全て送信した時や、親機１０１との間で予め定められた通信シーケンスを完了した時などであってもよい。
【００４３】
通信端末２０１が、制御部２０２およびデータ通信部２０４の動作を停止した状態に移行すると、ウェイクアップ信号受信装置２０９は、ステップＳ６０５において、親機１０１からの通信要求信号であるウェイクアップ信号を待ち受ける。通信端末２０１が、制御部２０２およびデータ通信部２０４の動作を停止している状態から、再び親機１０１との通信を開始するまでの動作を、引き続き図６を参照して、説明する。ステップＳ６０５において、ウェイクアップ信号受信装置２０９は、親機１０１からウェイクアップ信号を待ち受けている。ウェイクアップ信号受信装置２０９は、所定チャンネルの電波の入力をトリガとして、後続の処理を開始するため、待ち受け時の消費電力はわずかである。
【００４４】
ウェイクアップ信号受信装置２０９は、ウェイクアップ信号を受信すると、ウェイクアップパケット４２０に復調し、ウェイクアップ信号判定装置２０８に送信する。ウェイクアップ信号判定装置２０８は、ウェイクアップパケット４２０に含まれる符号誤り検出コード４２４に基づいて、ウェイクアップ信号の信頼性の検証を行う。また、ウェイクアップ信号判定装置２０８は、ウェイクアップ情報４２３に含まれるウェイクアップＩＤ４２６が指定している子機に自機が含まれている場合、制御情報４２５に基づいて各種制御を行う。また、ウェイクアップＩＤ４２６が指定している子機に自機が含まれていない場合は、再びウェイクアップ信号を受信するまで、ステップＳ６０５に留まる。
【００４５】
ステップＳ６０６において、ウェイクアップ信号判定装置２０８は、バックオフ時間待機部２０３内の充放電装置２１２にバックオフ時間待機信号を送信する。バックオフ時間待機部２０３内のバックオフ電圧発生装置２１３は、レジスタ２１４が保持するバックオフ時間データに基づいて電圧値を算出し、充放電装置２１２に伝達する。充放電装置２１２は、バックオフ時間待機信号を受け取ると、この電圧値によって後述するキャパシタの充電を開始し、電荷を蓄積する。そして充電するのに十分な一定時間が経過すると、充電を完了したと判断して、放電を開始する。
【００４６】
次に、ステップＳ６０７において、充放電装置２１２は、放電によってキャパシタの端子間電圧が所定値まで低下したことを検出すると、放電が完了したと判断して、制御部２０２に対して制御部開始信号を送信する。放電に要する時間は、電圧が高ければ長くなり、電圧が低ければ短くなる。バックオフ電圧発生装置２１３は、放電に要する時間が、バックオフ時間データが表すバックオフ時間に等しくなるように、電圧値を算出している。
【００４７】
次に、ステップＳ６０８において、制御部２０２は、制御部開始信号によって起動する。次に、ステップＳ６０９において、制御部２０２は、データ通信部２０４を起動する。また、制御部２０２は、アンテナ２１１とデータ通信部２０４内のデータ送受信装置２０６とを接続するよう、ＲＦスイッチ２１０を切り替える。このようにして、通信端末２０１は、親機とデータ送受信をする状態であるステップＳ６０１に戻る。
【００４８】
ここで、バックオフ時間待機部の構成および動作の詳細を説明する。図７の（ａ）は、バックオフ時間待機部２０３の内部構成を示す図である。
【００４９】
バックオフ電圧発生装置２１３は、ＤＡ（デジタル−アナログ）変換装置７０１を含んでいる。ＤＡ変換装置７０１は、レジスタ２１４の出力側が保持している、バックオフ時間データＳｉｇ．７９１をＤＡ変換して、バックオフ電圧Ｓｉｇ．７５１を発生させている。ＤＡ変換装置７０１が行うＤＡ変換においては、上述のように、充放電装置２１２が行う充放電に要する時間が、バックオフ時間データＳｉｇ．７９１が表すバックオフ時間に等しくなるように、バックオフ電圧Ｓｉｇ．７５１の電圧値が決定される。
【００５０】
充放電装置２１２は、第１のパルス発生装置７０９、トランジスタ７０２、キャパシタ７０３、トランジスタ７０４、抵抗７０５、インバータ７０６、抵抗７０７、第２のパルス発生装置７０８およびインバータ７１０とで構成される。第１のパルス発生装置７０９は、入力信号の立ち上がりエッジの検出によって単一のパルス信号を発生するパルス発生回路である。ここでは、第１のパルス発生装置７０９は、ウェイクアップ信号判定装置２０８が出力するバックオフ時間待機信号Ｓｉｇ．７９２の立ち上がりエッジによって単一のパルス信号を発生する。
【００５１】
トランジスタ７０２は、ゲートへの入力である第１のゲート信号Ｓｉｇ．７５２に応じて、トランジスタ７０２のスイッチング動作を制御する。また、第１のゲート信号Ｓｉｇ．７５２は、インバータ７１０によって論理が反転され、第２のゲート信号Ｓｉｇ．７５４としてトランジスタ７０４へのゲートに入力され、トランジスタ７０４のスイッチング動作を制御する。したがって、トランジスタ７０２とトランジスタ７０４は、コンプリメンタリ動作を行う。ここでは、第１のパルス発生装置７０９が発生したパルス信号が、第１のゲート信号Ｓｉｇ．７５２となる。
【００５２】
キャパシタ７０３の一方の端子は、トランジスタ７０２のソースとトランジスタ７０４のドレインに接続されており、他方の端子が接地されている。また、抵抗７０５は、一方の端子がトランジスタ７０４のソースに接続され、他方の端子が接地されている。バックオフ時間待機信号Ｓｉｇ．７９２によって、第１のパルス発生装置が、パルス信号を出力し、第１のゲート信号Ｓｉｇ．７５２がハイになっている時は、トランジスタ７０２がオンとなり、同時にトランジスタ７０４がオフとなるため、キャパシタ７０３にバックオフ電圧Ｓｉｇ．７５１による電圧が印加され、電荷が急速充電される。
【００５３】
その後、第１のゲート信号Ｓｉｇ．７５２がローになった時は、トランジスタ７０２がオフとなり、同時にトランジスタ７０４がオンとなるため、キャパシタ７０３に充電された電荷は、抵抗７０５を経て放電される。したがって、トランジスタ７０４のソース側の信号であるソース信号Ｓｉｇ．７５５は、キャパシタ７０３の放電にともなって、電圧が降下していく。ソース信号Ｓｉｇ．７５５は、インバータ７０６に入力される。インバータ７０６は、その入出力間が抵抗７０７を介して接続されているため、ヒステリシス付きコンパレータと等価である。ソース信号Ｓｉｇ．７５５の電圧が、インバータ７０６の閾値電圧より高い間は、インバータ７０６の出力であるインバータ信号Ｓｉｇ．７５６はローとなる。放電が進み、ソース信号Ｓｉｇ．７５５の電圧が、インバータ７０６の閾値電圧を下回ると、インバータ信号Ｓｉｇ．７５６はハイとなる。
【００５４】
インバータ７０６の閾値電圧を変化させると、放電を完了したと判定するタイミングが変化することになる。したがって、インバータ７０６の閾値電圧は、上述のＤＡ変換と同様、充電開始から放電完了と判定されるまでの時間が、バックオフ時間データが表すバックオフ時間に等しくなるように、決定される。
【００５５】
第２のパルス発生装置７０８は、入力信号の立ち上がりエッジの検出によって単一のパルス信号を発生するパルス発生回路である。ここでは、第２のパルス発生装置７０８は、インバータ信号Ｓｉｇ．７５６の立ち上がりエッジによって、単一のパルス信号である制御部開始信号Ｓｉｇ．７９３を発生する。制御部開始信号は、バックオフ時間待機部２０３の出力として、制御部２０２に送信される。
【００５６】
次に、バックオフ時間待機部２０３の入力信号である、バックオフ時間データＳｉｇ．７９１およびバックオフ時間待機信号Ｓｉｇ．７９２と、バックオフ時間待機部２０３の出力信号である、制御部開始信号Ｓｉｇ．７９３と、内部信号である、第１のゲート信号Ｓｉｇ．７５２、インバータ信号Ｓｉｇ．７５６および、キャパシタ７０３の端子間電圧Ｓｉｇ．７５３の時間的変化の様子を説明する。図７の（ｂ）はこれらの信号の時間的変化を示すタイミングチャートである。
【００５７】
時刻Ｔ７０において、バックオフ時間待機信号Ｓｉｇ．７９２のエッジが立ち上がると、第１のパルス発生装置７０９は、時刻Ｔ７１において、パルス幅Ｔｃの第１のゲート信号Ｓｉｇ．７５２を生成する。パルス幅Ｔｃは、キャパシタ７０３に電荷が急速充電されるのに十分な一定のパルス幅を持つ。第１のゲート信号Ｓｉｇ．７５２は、時刻Ｔ７１においてトランジスタ７０２をオンにし、その結果、キャパシタ７０３へ充電が開始され、充電量が増加し始める。
【００５８】
時刻Ｔ７１から時間Ｔｃが経過した時刻Ｔ７２において、キャパシタ７０３が充電されるのに十分な時間が経過しており、充電が完了しているとみなしうる。この時点でのキャパシタ７０３の端子間電圧Ｓｉｇ．７５３は、バックオフ電圧Ｓｉｇ．７５１の電圧にほぼ等しくなっている。
【００５９】
時刻Ｔ７２において、第１のゲート信号Ｓｉｇ．７５２はローとなり、トランジスタ７０２をオフにし、第１のゲート信号Ｓｉｇ．７５２の逆論理を持つ第２のゲート信号Ｓｉｇ．７５４がＨｉとなり、トランジスタ７０４をオンにするので、キャパシタ７０３から抵抗７０５に向けて放電が開始され、充電量が減少し始める。この時、キャパシタ７０３の端子間電圧Ｓｉｇ．７５３とインバータ７０６の入力信号であるソース信号Ｓｉｇ．７５５は、ほぼ同電位である。時刻Ｔ７２の直後では、インバータ７０６の閾値電圧より、ソース信号Ｓｉｇ．７５５の電位が高いので、インバータ７０６の出力であるインバータ信号Ｓｉｇ．７５６はローとなる。
【００６０】
その後、時刻Ｔ７３において、キャパシタ７０３の端子間電圧Ｓｉｇ．７５３がインバータ７０６の閾値電圧を下回ったとする。これにより、キャパシタ７０３の放電が完了したと判断される。この時、インバータ７０６の出力であるインバータ信号Ｓｉｇ．７５６はハイとなる。第２のパルス発生装置７０８は、このインバータ信号Ｓｉｇ．７５６の立ち上がりエッジを検出して、時刻Ｔ７４において、単一のパルス信号である制御部起動信号Ｓｉｇ．７９３を発生する。
【００６１】
バックオフ時間待機部２０３は、このようにして、バックオフ時間待機信号Ｓｉｇ．７９２が入力されてから、バックオフ時間の経過後に、制御部起動信号Ｓｉｇ．７９３を発生することができる。
【００６２】
図７の（ｂ）に示す時刻Ｔ７５〜Ｔ７９におけるチャートは、バックオフ電圧Ｓｉｇ．７５１が、Ｔ７０〜Ｔ７４における場合より高い場合を示したものである。この場合、キャパシタの端子間電圧Ｓｉｇ．７５３が、放電によりインバータ７０６の閾値電圧を下回るまでの時間が、長くなっている。すなわち、時刻Ｔ７７から時刻Ｔ７８までの時間は、時刻Ｔ７２から時刻Ｔ７３までの時間より長い。このように、バックオフ電圧Ｓｉｇ．７５１の値によって、バックオフ時間を制御することができる。
【００６３】
本発明の効果を説明するため、このようなバックオフ時間待機部を設けず、ウェイクアップ信号によって制御部２０２が即時起動するような従来の通信端末の動作を考える。図８は、このような通信端末が２機、それぞれ第１の子機８０２および第２の子機８０３として、親機８０１と通信を行う場合の動作の一例を示す図である。
【００６４】
時刻Ｔ８０までは、第１の子機８０２および第２の子機８０３は、いずれも低消費電力動作モードとなっている。時刻Ｔ８０において、親機８０１が各子機を一斉に起動させるため、ウェイクアップ信号８５１を送信する。
【００６５】
時刻Ｔ８０において、第１の子機８０２および第２の子機８０３は、ウェイクアップ信号８５１を受信し、低消費電力動作モードから通常動作モードに遷移する。その後、両方の子機は、キャリアセンスを行う（図中にＣＳと記載）。第１の子機８０２および第２の子機８０３は、キャリアセンスの結果、チャンネルが空いていると判定し、各々データ信号８５２とデータ信号８５３とを送信するが、時刻Ｔ８１において、送信が重なり、通信が衝突する。
【００６６】
時刻Ｔ８１での通信衝突によって親機８０１が正常に、データ信号８５２とデータ信号８５３とを受信できず応答を返信しないため、両方の子機は受信待ち状態に入り、時刻Ｔ８２でタイムアウトする。
【００６７】
第１の子機８０２は、タイムアウト直後から、第１のバックオフを開始し、第２の子機８０３は第２のバックオフを開始する。第１の子機８０２は、時刻Ｔ８３において第１のバックオフを終了し、キャリアセンスしてチャンネルが空いていることを確認し、時刻Ｔ８４において、データ信号８５４をデータ信号８５２の再送として親機８０１へ送信する。データ信号８５４は、第２の子機８０３の送信信号とは衝突しないので親機８０１へ正常受信される。親機８０１は、データ信号８５４を受信後、時刻Ｔ８５において、第１のスリープ命令を含むデータ信号であるスリープ信号８５５を第１の子機８０２に送信する。スリープ信号８５５を受信した第１の子機８０２は、時刻Ｔ８６においてＡＣＫ応答を含むデータ信号であるＡＣＫ信号８５６を親機８０１へ送信して通信セッションを終了する。その後、再びデータ通信部および制御部は停止する。
【００６８】
第２の子機８０３は、時刻Ｔ８６において第２のバックオフを終了し、以下、第１の子機８０２と同様の手順で親機８０１と通信した後、通信セッションを終了して再びデータ通信部および制御部を停止する。
【００６９】
第１の子機８０２および第２の子機８０３として動作する通信端末は、バックオフ時間待機部を有しないため、ウェイクアップ信号によって即時起動した制御部が、キャリアセンスや、バックオフ時間の決定のための乱数生成動作、デジタルカウンターなどによる計時動作などの制御を行うため、制御部での消費電力が必要となる。さらに、同時にウェイクアップ信号を受信して制御部が起動した場合、同時に通信を開始するため、１回目の送信データ信号の送信において、通信衝突が起こりやすい。そのため再度のキャリアセンスが必要となり、制御部が起動した状態での待ち時間が多く発生するため、全体の通信所要時間も長くなるとともに、さらに多くの消費電力が必要となる。
【００７０】
次に、本実施の形態に係る通信端末２０１が２機、それぞれ第１の子機１９２および第２の子機１９３として、親機１０１と通信を行う場合の動作を説明する。図９は、第１の子機１９２および第２の子機１９３が、親機１０１と通信を行う場合の動作の一例を示す図である。
【００７１】
時刻Ｔ９０まで、第１の子機１９２および第２の子機１９３は、低消費電力動作モードで、ウェイクアップ信号を待ち受けている。時刻Ｔ９０において、親機１０１が各子機を一斉に起動させるため、ウェイクアップ信号９５１を送信する。
【００７２】
時刻Ｔ９０で、第１の子機１９２と第２の子機１９３は、ウェイクアップ信号９５１を受信する。その直後から第１の子機１９２は、低消費電力動作モードのまま、第１のバックオフを開始し、第２の子機１９３も、低消費電力のまま、第２のバックオフを開始する。
【００７３】
第１の子機１９２は、時刻Ｔ９１において、第１のバックオフが終了し、低消費電力動作モードから通常動作モードに遷移し、時刻Ｔ９１でデータ信号９５２を親機１０１へ送信する。第２の子機１９３は、この時、データ信号を送信しないので、データ信号９５２は、通信衝突することなく、親機１０１によって、正常に受信される。
【００７４】
親機１０１は、データ信号９５２を受信後、時刻Ｔ９２において、スリープ信号９５３を第１の子機１９２に送信する。スリープ信号９５３を受信した第１の子機１９２は、時刻Ｔ９３において、ＡＣＫ信号９５４を親機１０１へ送信し通信セッションを終了する。その後、再び低消費電力動作モードに入る。
【００７５】
第２の子機１９３は、時刻Ｔ９４において、第２のバックオフを終了後に低消費電力動作モードから通常動作モードに遷移し、以下、第１の子機１９２と同様の手順で親機１０１と通信した後、時刻Ｔ９５で、通信セッションを終了して再び低消費電力動作モードに入る。
【００７６】
なお、第１の子機１９２および第２の子機１９３は、親機１０１から受信した受信データ信号にバックオフ時間データが含まれている場合は、バックオフ時間データをレジスタに格納する。
【００７７】
このように、本実施形態に係る通信端末では、バックオフ時間は、親機１０１から受信するため、乱数生成回路などが不要である。また、充放電装置により、デジタルカウンターなどが不要になる。そのため、制御部がバックオフ時間の決定のための乱数生成動作、デジタルカウンターなどによる計時動作などの制御を行う必要がなく、親機との通信を実際に行う直前まで起動する必要がない。さらに、ウェイクアップ信号受信後、親機が通信端末ごとに固有の値として決定したバックオフ時間を用いて、バックオフした後に、最初の送信データ信号の送信を、行うことにより、通信衝突が発生する可能性を減らし、キャリアセンスを不要にしている。そのため、全体の通信所要時間も短縮できる。これらにより、消費電力を低減することができる。そのため、通信端末が電池駆動である場合、電池寿命が長くなる。
【００７８】
また、バックオフ待機部を構成する、キャパシタ、トランジスタ、抵抗およびインバータなどは、半導体のエレメントとして容易に構成することができるため、集積回路化しやすい。また、バックオフ待機部の大部分は、低消費電力型の受動回路であるので、動作していない間は消費電力が殆ど発生せず、動作中の消費電力も小さく抑えることができる。
【００７９】
なお、通信の信頼性を高めるために、通信端末は、データ信号を送信する直前でキャリアセンスを行ってもよい。キャリアセンス処理は、例えば、データ送受信装置が受信電波強度を測定し、制御部が、その強度を閾値と比較することで行う。キャリアセンスの結果、他の通信端末が通信中であったり、他の通信システムからの混信などにより、受信電波強度が閾値より大きい場合は、チャンネルが使用できないと判定される。この場合、通信端末は、再度、バックオフ時間ほど待機する。この場合における待機処理は、上述同様、バックオフ時間待機部によって行ってもよい。
【００８０】
通信端末が、初めて通信システムに参加した時や、電池交換などにより再起動した時、バックオフ時間データをレジスタが保持していない状態となっている場合がありうる。このような場合のため、例えば、バックオフ時間待機部は、バックオフ時間初期値を保持しておき、親機から受信したバックオフ時間データがレジスタに格納されるまでは、バックオフ時間初期値をバックオフ時間とすればよい。
【００８１】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態は、第１の実施形態において、親機のバックオフ時間生成部を、乱数発生部に置き換えたものである。通信端末については、第１の実施形態の通信端末２０１と同様である。図１０は、本実施形態に係る親機１００１の構成図である。図１０において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。乱数発生部１００３は、通信端末に送信するバックオフ時間として、乱数データを生成する。パケット処理装置１０５は、図１１に示すように、第１の実施形態におけるデータパケット４０１において、バックオフ時間データの代わりに乱数データ１１０９をパケット化した、データパケット１１０１を作成する。これにより、子機ごとにランダムなバックオフ時間が与えられ、通信衝突の可能性を低減し、ＣＳＭＡ／ＣＡ通信の効率を向上できる。
【００８２】
乱数発生部１００３は、通信相手となる通信端末の子機ＩＤを乱数生成の種としてもよい。この場合、子機ごとに乱数系列の固有性が与えられるため、ランダム性が向上し、ＣＳＭＡ／ＣＡ通信の効率をより向上できる。また、乱数発生部は、ダイオードなどの電子部品を内蔵し、その熱雑音を検出し、これに基づいて乱数を発生するものとしてもよい。この場合、乱数発生部は真の乱数を発生させるため、さらに、ＣＳＭＡ／ＣＡ通信の効率をより向上できる。
【００８３】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施形態は、第１または第２の実施形態において、通信端末が親機１０１または１００１から受信して復調する、データパケットに含まれる制御データとして、あるいは、ウェイクアップパケットにおける制御情報として、第２のスリープ命令が含まれるものである。このようなデータパケット１２０１およびウェイクアップパケット１２２０の構成例を図１２に示す。図１２では、データパケット１２０１において、第１の実施形態に係るデータパケット４０１における制御データ４１０として、第２のスリープ命令１２０２が格納されている。また、ウェイクアップパケット１２２０において、第１の実施形態に係るウェイクアップパケット４２０における制御情報４２５として、第２のスリープ命令１２０３が格納されている。
【００８４】
通信端末２０１は、親機１０１または１００１から受信したデータ信号またはウェイクアップ信号を復号した際、第２のスリープ命令が含まれている場合は、第２のスリープ命令が制御部２０２に送信される。制御部２０２は、ウェイクアップ信号受信による起動から所定時間後に、親機との通信が完了していなくても、スリープ処理に移行する。これにより、通信エラーなどでプロトコル上のデッドロック状態などに通信端末が陥り、制御部２０２およびデータ通信部２０４が起動し続け、消費電力が増大して電池の消耗が早くなることを防止できる。なお、制御部は第１のスリープ命令を受け取った場合、第２のスリープ命令をその前後に受け取っても、所定時間待つ必要はなく、直ちにスリープ処理を行えばよい。
【００８５】
以上の各実施形態において、バックオフ時間待機部は、キャパシタを放電させて電位を観測し、バックオフ時間の経過を検知するとしたが、バックオフ時間の経過を検出する手段は、これに限定されることはなく、一定の時間的変動特性を有し再現可能な他の現象を用いてもよい。例えば、また、インダクタンスにパルス電流を流し、電流を観測してもよい。また、ナノ構造のキャビティに光子を閉じ込め、光子の漏れ出しを観測してもよい。また電解質を電離させ、イオン電流を観測してもよい。このような物理現象は、発生させる際には、所定のエネルギーが必要となるが、その後の経時変化においては、エネルギーを放出するのみである。また、観測は、放出されるエネルギーを用いればよい。したがって、このような物理現象によって計時を行う場合、計時中、常に電源供給が必要であるデジタルカウンターなどを用いて計時を行う場合よりも消費電力を小さくできる。
【００８６】
また、各実施形態に係る通信端末２０１のアンテナ２１１を除く構成、および親機１０１および１００１のアンテナ１１１を除く構成は、それぞれ集積回路であるＬＳＩとして実現されてもよい。これらの構成は、１チップ化されてもよいし、一部を含むようにチップ化されてもよい。ここでいうＬＳＩとは、集積度の違いによって、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと称呼されることもあるが、いずれをも含む。また集積回路化の手法は、ＬＳＩに限られるものではなく、専用回路または汎用プロセッサで集積回路化を行ってもよい。また、ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＧａｔｅＡｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを用いてもよい。あるいは、これらの機能ブロックの演算は、例えばＤＳＰやＣＰＵなどを用いて演算することもできる。さらにこれらの処理ステップは、プログラムとして記録媒体に記録して実行することで処理してもよい。また、アンテナ２１１やアンテナ１１１を、フェーズドアレイ形などで構成するためにＬＳＩ化してもかまわない。
【００８７】
また、本発明は、上述のような通信端末および親機の機能を実現する方法およびプログラムにも向けられている。さらに、上述のような通信端末および親機によって構成される通信ネットワークシステムにも向けられている。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、通信端末に有用であり、とくに、無線センサーネットワークや無線リモコンなどにみられるように、低消費電力が要求される電池駆動の無線通信端末などに有用である。
【符号の説明】
【００８９】
１００    通信システム
１０１、８０１、１００１    親機
１０２    制御部
１０３    バックオフ時間生成部
１０４    データ通信部
１０５    パケット処理装置
１０６    データ送受信装置
１０７    ウェイクアップ信号送信部
１０８    ウェイクアップパケット作成装置
１０９    ウェイクアップ信号送信装置
１１０、２１０    ＲＦスイッチ
１１１、２１１    アンテナ
１９２、８０２    第１の子機
１９３、８０３    第２の子機
２０１    通信端末
２０２    制御部
２０３    バックオフ時間待機部
２０４    データ通信部
２０５    パケット処理装置
２０６    データ送受信装置
２０７    ウェイクアップ信号受信判定部
２０８    ウェイクアップ信号判定装置
２０９    ウェイクアップ信号受信装置
２１２    充放電装置
２１３    バックオフ電圧発生装置
２１４    レジスタ
４０１、５０１、１１０１、１２０１    データパケット
４０２、５０２    プリアンブル
４０３、５０３    同期コード
４０４、５０４    ヘッダ
４０５、５０５    ペイロードデータ
４０６、４１１、５０６、５１１    符号誤り検出コード
４０７、５０７    子機ＩＤ
４０８、５０８    親機ＩＤ
４０９    バックオフ時間データ
４１０、５１０    制御データ
４２０、１２２０    ウェイクアップパケット
４２１    プリアンブル
４２２    同期コード
４２３    ウェイクアップ情報
４２４    符号誤り検出コード
４２５    制御情報
４２６    ウェイクアップＩＤ
７０１    ＤＡ変換装置
７０２、７０４    トランジスタ
７０３    キャパシタ
７０５、７０７    抵抗
７０６、７１０    インバータ
７０８    第２のパルス発生装置
７０９    第１のパルス発生装置
８５１    ウェイクアップ信号
８５２、８５３、９５２    データ信号
８５５、９５３    スリープ信号
８５６、９５４    ＡＣＫ信号
９５１    ウェイクアップ信号
１００３    乱数発生部
１１０９    乱数データ
１２０２、１２０３    第２のスリープ命令
１３０１    無線起動装置
１３２２    検波回路
１３２３    増幅器
１３２４    トーン共振回路
１３２５    ピーク検出回路
１３２７    放電スイッチ
１３２９    整流回路
１３３０    充電回路
１３５１    アンテナ
１３５２    同調回路
１３５３    電子機器
１４０１    コードレス電話機
１４０２    キャリア検出回路
１４０３    短絡放電部
１４０４    キャリア判定部
１４０５    制御部
【図１】
2011205246.tif 000003
【図２】
2011205246.tif 000004
【図３】
2011205246.tif 000005
【図４】
2011205246.tif 000006
【図５】
2011205246.tif 000007
【図６】
2011205246.tif 000008
【図７】
2011205246.tif 000009
【図８】
2011205246.tif 000010
【図９】
2011205246.tif 000011
【図１０】
2011205246.tif 000012
【図１１】
2011205246.tif 000013
【図１２】
2011205246.tif 000014
【図１３】
2011205246.tif 000015
【図１４】
2011205246.tif 000016