(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源で駆動される無線通信システムであって、
無線信号を送受信するアンテナと、
前記アンテナが受信した無線信号を検波し、検波信号が予め定めた閾値以上の振幅を検出したときに検出信号を送出する検波変調検出回路と、
前記検出信号の入力に応じて、前記直流電源を所定の電源電圧として出力する切替回路と、
前記切替回路の出力に応じて所定の電源電圧の供給が制御されて活性化または非活性化される中央処理部を有する第１の内部回路と、
前記活性化された第１の内部回路からの要求信号に応じて、前記第１の内部回路に対して記憶部に保持したデータを送出する第２の内部回路を有し、
前記第１の内部回路は、処理の終了に応じて処理終了信号を出力し、
前記第２の内部回路は、前記処理終了信号に基づいて、前記切替回路へ前記第１の内部回路を非活性化する切替要求信号を送出し、
前記切替回路は、前記切替要求信号に応じて、前記第１の内部回路への前記電源電圧の供給を停止する、無線通信システム。
【請求項２】
前記第１の内部回路は、第１の動作速度で動作し、前記第２の内部回路は前記第１の動作速度よりも遅い第２の動作速度で動作し、
前記第１の内部回路による前記第１の動作速度での動作が不要となった後に、前記第２の内部回路は前記処理終了信号に応じて前記切替要求信号を送出することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記第１の内部回路は、前記データに基づいた処理を実行し、当該処理の結果である信号を前記検波変調検出回路に供給し、前記処理終了信号を送出することにより前記第１の動作速度の動作を終了することを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記検波変調検出回路は、さらに、検波復調した信号を活性化された前記第１の内部回路へ送出することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記検波変調検出回路は、さらに、前記第１の内部回路からの信号を変調し、当該変調した無線信号を前記アンテナから送信することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記無線通信システムは、さらに、電源供給回路を有し、当該電源供給回路は、前記直流電源からの直流電圧を所定の直流電圧に変換して前記切替回路へ供給することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記第２の内部回路は、前記第１の内部回路からの前記処理終了信号の受信から所定時間経過後、前記切替回路へ前記第１の内部回路を非活性化とする前記切替要求信号を送出することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記第１の内部回路は前記アンテナが受信した無線信号に基づいた処理を終了し、所定時間後に、前記第２の内部回路へ前記処理終了信号を送出することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載された前記無線通信システムと、当該無線通信システムを駆動する直流電源が同一基体上に搭載されていることを特徴とする無線通信装置。
【請求項１０】
直流電源で駆動される無線通信システムの制御方法であって、
受信した無線信号の検波出力が予め定められたしきい値以上であった場合に、中央処理部を有する第１の内部回路を所定の電源電圧を供給することにより活性化し、
前記第１の内部回路が、前記受信した無線信号に基づいて第２の内部回路から読み出したデータを処理し、
前記第１の内部回路は、前記読み出したデータの処理を終了したことに基づいて、処理終了信号を出力し、
前記第２の内部回路は、前記処理終了信号に基づいて前記第１の内部回路を非活性化させる切替要求信号を出力し、
前記切替要求信号に応じて、前記電源電圧の供給を停止させることにより前記第１の内部回路を非活性化することを特徴とする無線通信システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池等で駆動する無線通信システムに関し、特に、低消費電力を実現する無線通信システム及び無線通信方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電池等で駆動する無線通信システムが普及している、このような無線通信システムにおいて、動作時以外、すなわち待機中の消費電力を低減し、低消費電力化を実現することが重要となってきている。
【０００３】
従来、低消費電力化を実現する技術として、メモリの一部をＣＰＵの制御下で給電を停止して消費電力を軽減する携帯無線端末装置がある（特許文献１）。同様に、外部制御信号に基づきロジック回路に対して待機状態時では低電圧電源を供給し消費電力を低減する半導体装置がある（特許文献２）。さらに、電源を停止しても書き込まれた内容が消失しない不揮発性メモリを用い、揮発性メモリの量を削減して、消費電力を低減した無線装置がある（特許文献３）。
【０００４】
特許文献１に記載の技術では、メモリの一部を停止させるか動作させるかをＣＰＵの制御で行っている。この為、常にＣＰＵは動作させておく必要があり、消費電力の低減には限界がある。特許文献２に記載の技術では、ロジック回路に対し待機状態時では低電圧電源を供給するものであるが、ロジック回路に対しては常に低電圧とはいえ給電されており、電源供給不要なロジック回路部に対してもむだな電源供給がされている。
【０００５】
特許文献３に記載の技術では、電源を停止しても書き込まれた内容が消失しないＭＲＡＭを用いるもので、電源を停止するため消費電力の低減は可能となるものの製造工程において特殊なメモリを新たに追加することになりコストアップにつながる。
【０００６】
このような、電池等で駆動する無線通信システムとしてはスマートプレートへの応用が考えられる。スマートプレートとは、車両情報や車両のユーザ情報などを書き込んだＩＣチップを搭載した自動車のナンバープレートの名称である。このスマートプレートは、内蔵の電池からの電力供給を基に、自動車のナンバープレートの情報を路上機に無線送信するものである。このようなスマートプレートは、例えば、業務車両の出入管理などに用いられる。また、スマートプレートは、システム搭載から少なくとも車検（通常２年、新車時は３年）まで保守／メンテナンスすることなく、正常に動作することが要求されている。
【特許文献１】特開２００２−２６８０３号公報
【特許文献２】特開２００４−８８２６４号公報
【特許文献３】特開２００５−２６９１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、スマートプレートのシステムなどに上記した特許文献１乃至３の技術を利用した場合、その消費電力の低減が充分ではない場合があった
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１態様による無線通信システムは、直流電源で駆動される無線通信システムであって、無線信号を送受信するアンテナと、前記アンテナが受信した無線信号を検波し、検波信号が予め定めた閾値以上の振幅を検出したときに検出信号を送出する検波変調検出回路と、前記検出信号の入力に応じて、前記直流電源を所定の電源電圧として出力する切替回路と、前記切替回路の出力に応じて所定の電源電圧の供給が制御されて活性化または非活性化される中央処理部を有する第１の内部回路と、前記活性化された第１の内部回路からの要求信号に応じて、前記第１の内部回路に対して記憶部に保持したデータを送出する第２の内部回路を有し、前記第１の内部回路は、処理の終了に応じて処理終了信号を出力し、前記第２の内部回路は、前記処理終了信号に基づいて、前記切替回路へ前記第１の内部回路を非活性化する切替要求信号を送出し、前記切替回路は、前記切替要求信号に応じて、前記第１の内部回路への前記電源電圧の供給を停止する、ものである。
【０００９】
また、本発明の１態様による無線通信システムの制御方法は、直流電源で駆動される無線通信システムの制御方法であって、受信した無線信号の検波出力が予め定められたしきい値以上であった場合に、中央処理部を有する第１の内部回路を所定の電源電圧を供給することにより活性化し、前記第１の内部回路が、前記受信した無線信号に基づいて第２の内部回路から読み出したデータを処理し、前記第１の内部回路は、前記読み出したデータの処理を終了したことに基づいて、処理終了信号を出力し、前記第２の内部回路は、前記処理終了信号に基づいて前記第１の内部回路を非活性化させる切替要求信号を出力し、前記切替要求信号に応じて、前記電源電圧の供給を停止させることにより前記第１の内部回路を非活性化することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
バッテリなどで駆動する無線通信システムにおいて消費電力を低減させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の無線通信システムを示すブロック図である。図１に示す無線通信システムは、アンテナ１、電源２及びＬＳＩ３から構成される。アンテナ１は、外部と無線信号の送受信を行う。電源２は、例えばスマートプレートに内蔵されたバッテリなどであり、ＬＳＩ３に対して電源供給を行う。また、ＬＳＩ３は、例えば車両情報の保持及び無線信号に基づいて必要な処理を行う集積回路である。このＬＳＩ３は、検波変調検出回路３−１、電源供給回路３−２、切替回路３−３、第１の内部回路３−４、第２の内部回路３−５を有している。
【００１２】
検波変調検出回路３−１は、アンテナ１で受信した無線信号を検波し、その検波信号が予め定めた閾値以上の振幅を検出したときに無線検出信号（図１、Ａ参照）を送出すると共に、検波復調した信号（図１、Ｂ参照）を第１の内部回路へ送出する。また、第１の内部回路３−４からの信号（図１、Ｅ参照）を変調し、無線信号をアンテナ１を介して送信する。電源供給回路３−２は、電源２からの直流電圧を入力し、所定の直流電圧に変換して、切替回路３−３へ供給する。電源２からの直流電圧が、内部に供給する所定の直流電圧と等しければ、この電源供給回路３−２は不要である。
【００１３】
切替回路３−３は、無線検出信号もしくは第２の内部回路３−５からの入力される信号（図１、Ｄ参照）に応じて第１の内部回路３−４へ前述の直流電圧を出力するかどうかの切替を行う回路である。第１の内部回路は、中央処理部（以下、ＣＰＵと称す）を含み、高速動作をする回路である。この第１の内部回路は、切替回路３−３の出力によって活性化もしくは、非活性化される。第２の内部回路３−５は、記憶部であるメモリ等を含み、データやプログラムを保持する回路である。第２の内部回路は、活性化された第１の内部回路３−４からの要求信号（図１、Ｆ参照）に応じて、第１の内部回路３−４に対してデータやプログラム（図１、Ｇ参照）を送出する。また、第２の内部回路は、その動作状況に応じて切替回路３−３へ切替要求信号（図１、Ｄ参照）を送出したりする。本実施の形態では、第２の内部回路はＳＲＡＭやＤＲＡＭなどの揮発性メモリで構成されている。
【００１４】
図２は、本実施の形態の無線通信システムの動作フローを示す図である。また、図３は、この動作フローに基づいてやり取りされる信号を模式的に示したものである。なお、図３では、最下段を用いて、本実施の形態における第１の内部回路の動作状態を示す。以下、図１乃至図３を用いて本実施の形態の無線通信システムの動作を説明する。まず、図２のステップＳ０では、検波変調検出回路３−１は常時外部の電源２から電源供給されており、システムは待ち受け状態となっている。
【００１５】
図２のステップＳ１で、無線通信システムがアンテナ１を介して外部からの無線信号を受信すると、図２のステップＳ２で検波変調検出回路３−１が受信した信号の検波復調を開始する。
【００１６】
図２のステップＳ３において、検波変調検出回路３−１が、その検波信号が予め定めた閾値以上の振幅を検出したときに、無線検出信号（図１及び図３、Ａ参照）を即座に切替回路３−３に送出する。切替回路３−３は、無線検出信号が入力されると、電源供給回路３−２で生成された所定の電源電圧を第１の内部回路３−４に供給する（図１及び図３、Ｃ参照）。第１の内部回路は、電源電圧が供給されるため活性化される（図３、最下段参照）。
【００１７】
図２のステップＳ４、Ｓ５において、活性化された第１の内部回路内のＣＰＵは、第２の内部回路３−５に保持された動作再開に必要なデータやプログラムを読み出す為の要求信号（図１及び図３、Ｆ参照）を第２の内部回路３−５へ送出する。また、第２の内部回路３−５は、要求信号に従い、第１の内部回路３−４へデータやプログラム（図１及び図３、Ｇ参照）を送出する。
【００１８】
図２のステップＳ６では、第１の内部回路内のＣＰＵは、データやプログラムに基づき、検波変調検出回路３−１が検波復調した信号（図１及び図３、Ｂ参照）の処理を実行する。この時、ＣＰＵは、初期化動作を実行することなく読み出したデータやプログラムを使用して即座に処理を行うことが出来る。
【００１９】
図２のステップＳ７において、さらに第１の内部回路内のＣＰＵは、ステップＳ６で処理した結果である信号（図１および図３、Ｅ参照）を検波変調検出回路３−１に送出する。検波変調検出回路３−１では、第１の内部回路から出力された信号の変調が行われる。
【００２０】
図２のステップＳ８では、変調した信号をアンテナ１から外部へ送信する。すなわち、入力に応答した情報として外部へ送信することになる。
【００２１】
図２のステップＳ９では、第１の内部回路内のＣＰＵが第２の内部回路に対して、処理を終了した旨の信号（図１及び図３、Ｆ参照）を送出する。図２のステップＳ１０において、第２の内部回路３−５は、ステップＳ８の処理終了通知に基づいて切替要求信号（図１及び図３、Ｄ参照）を切替回路３−３へ送出する。この切替要求信号に基づいて、切替回路３−３は、第１の内部回路３−４への電源供給を停止するように切替える。
【００２２】
そして、図２のステップＳ１１において、第１の内部回路３−４は、電源がオフ状態となり非活性化される。ＬＳＩ３はステップＳ０と同様に、次の入力信号を検知するまで待ち受け状態となる。
【００２３】
すなわち、本実施形態の無線通信システムは、無線信号の受信を開始してから第１の内部回路３−４が活性化され、処理を実行し、入力に応答した信号を外部へ送信する。その後、第１の内部回路には電源が供給されず第１の内部回路はオフ状態となる。つまり、高速動作し、最も電源消費の大きな第１の内部回路３−４は、必要最低限の動作のみ行う。このように、受信している無線信号が予め定められたしきい値以上となって初めて第１の内部回路が動作を開始するため、無駄な電力消費を抑えることが可能となる。また、受信した無線信号に含まれる要求によっては、いくつかの信号が連続で送信されて来る場合がある。この場合は、第１の内部回路３−４は、しばらく活性化させておき、所定の時間経過した後、電源をオフとするような構成としても良い。
【００２４】
本実施の形態では、第２の内部回路は、図１ではＳＲＡＭやＤＲＡＭ等の揮発性メモリを使用した例を示したので常時外部の電源２から電源供給されているが、メモリを通常電源電圧を印加する必要のないＭＲＡＭ等の不揮発メモリを使用しても良い。ただしこの場合は、製造工程の増加によるＬＳＩのコストアップやデータ及びプログラムの読み出し速度が問題となる場合もある。
【００２５】
また、本実施形態の無線通信システムは、無線通信で外部からの入力信号で第２の内部回路３−５のメモリに新たなデータやプログラムの蓄積も考えられる。つまり、新たな情報の追加やデータ及びプログラムのバージョンアップ等ができる。
【００２６】
次に、本発明のより具体的な例としてスマートプレートの例で説明する。この例は、予め定められたエリアへの業務車両の入車を管理する場合である。スマートプレートは、前述のとおり車両のナンバープレートに無線通信可能な装置を装着し、路上に設置した路上機とナンバープレートの間で通信を行うシステムである。
【００２７】
図４に、このスマートプレートのシステムを示す。図４に示すように、スマートプレートのシステムでは路上機２０とスマートプレート１０を有している。
【００２８】
路上機２０は、データおよび搬送波を含む変調された無線信号をスマートプレート１０に送信し、また、スマートプレート１０から送信された無線信号を受信する装置である。また、この路上機２０は、例えばネットワークケーブルなどを介して情報処理コンピュータ３０に接続されており、情報処理コンピュータ３０に、出入庫の管理などを行うために必要なデータなどを送出している。
【００２９】
路上機２０は、例えば、道路の側部に設置される。図４に示すように、路上機２０は、アンテナ２１、無線部２２、制御部２３及びメモリ２４から構成されている。そして、無線部２２は、アンテナ２１を介してスマートプレート１０からの信号を受信するとともに、コマンドなどの信号をアンテナ２１を介してスマートプレート１０に送信する。制御部２３は、マイクロコンピュータなどから構成されたもので、スマートプレート１０から送られる各種情報を情報管理コンピュータ３０に送るための処理を行う。さらに、メモリは、フラッシュメモリ、ＲＡＭなどから構成されて、コンピュータプログラム以外に、制御部２３の処理に伴うデータを記憶する。
【００３０】
スマートプレート１０は、受信した無線信号を復調し、そこに含まれるコマンドデータに基づいた処理を行う。また、スマートプレート１０は受信したコマンドデータに対する応答データなどを路上機２０に送信する。
【００３１】
図４に示すように、スマートプレートは、アンテナ１１、電池１２及びＬＳＩ１３から構成されている。ＬＳＩ１３には、電池１２から電力が供給されている。ＬＳＩ１３は、アンテナを介して路上機２０からの受信信号を受信しその受信信号に応じた処理を行い、処理した結果を送信信号としてアンテナ１１から路上機に送信するものである。また、ＬＳＩ１３は、検波変調検出回路１３−１、切替回路１３−３、第１の内部回路１３−４、第２の内部回路１３−５から構成されている。検波変調検出回路１３−１、切替回路１３−３については、図１と同様であるため説明を割愛する。
【００３２】
第１の内部回路１３−４は、路上機２０からの要求に基づき、車両データを送信するＣＰＵなどから構成されている。第２の内部回路１３−５は、コンピュータプログラム、処理に伴うデータ、車両のＩＤコードなどを含む各種の車両データ（例えば、低公害車識別データ）を記憶するＳＲＡＭ、ＤＲＡＭなどのメモリから構成されている。ここで、ＩＤコードとしては、ナンバープレートの情報を成す車両の登録番号が用いられる。低公害車識別データは、当該車両が低公害車であるか否かを識別するデータである。
【００３３】
次に、本実施形態のシステムについて図５を用いて説明する。図５は路上機２０の制御部２３の通信処理とスマートプレート１０の通信処理の関係を示すフローチャートである。
【００３４】
ステップＳ５０１において、路上機２０の制御部２３は、スマートプレート１０に対する呼びかけ信号を一定期間毎に無線部から自動的に送信する（図５、（１）参照）。この呼びかけ信号を送信中に、スマートプレート１０を搭載した車両が路上機２０の通信エリア内に入り、車両が路上機２０に近づくと、スマートプレート１０のアンテナ１１で受信される検波信号の入力レベルが上昇する。この検波信号の入力レベルがある閾値以上の信号レベルになるとスマートプレートの第１の内部回路１３−４が活性化される。
【００３５】
ステップＳ５０８において、スマートプレート１０側では、第１の内部回路１３−４が、第２の内部回路１３−５からコンピュータプログラムや、処理に伴うデータを読みだし入力信号に応じた処理を開始する。そして、その処理結果をアンテナ１１から送信する。この処理結果には、第１の内部回路は、路上機２０から信号が送信されたことを検知し、スマートプレート１０からの応答信号であることを示すＳＰ識別信号も含まれている（図５、（２）参照）。
【００３６】
ステップＳ５０２において、路上機２０側では、スマートプレート１０からの応答信号を受信すると、路上機２０の制御部２３は、応答信号に含まれるＳＰ識別情報に基づき、スマートプレート１０からの応答であるかどうかを判定する。ＳＰ識別信号が含まれた応答であれば、ステップＳ５０３において、路上機２０の制御部２３は、路上識別情報を含む信号を無線部２２から送信する（図５、（３）参照）。ここで、路上識別情報とは、信号が路上機２０から送られてきたことを示すためのものである。
【００３７】
ステップＳ５０９において、スマートプレート１０は、路上機２０からの応答信号を受信する。呼びかけ信号に応答する場合と同様に、路上識別情報の入力レベルがある閾値以上の信号レベルであるとスマートプレートの第１の内部回が第２の内部回路からコンピュータプログラムや、処理に伴うデータを読みだし、入力信号に応じた処理を行う。スマートプレート１０は、その処理結果をアンテナから送信する（図５、（４）参照）。つまり、ここでは、入力信号に含まれる路上識別情報に基づき、路上機から応答された信号であると判定する。スマートプレートは、自己のＩＤコードをアンテナから送信することになる。また、ＩＤコードとしては、車両のナンバープレートの情報が用いられる。
【００３８】
以上により、路上機２０およびスマートプレート１０は、送信された信号、その応答信号に基づき、相互に通信が確立されたこと認識する。その後、路上機側では、ステップＳ５０４において、スマートプレート１０からのＩＤコードが路上機２０の無線部２２で受信されると、路上機２０の制御部２３は、車両データを要求するための要求信号を、無線部から送信する（図５、（５）参照）。その後、ステップＳ５０６において、路上機２０側は、待ち受け状態になる。
【００３９】
その後、ステップＳ５１１において、スマートプレート１０側では、路上機２０からの要求信号をアンテナで受信すると、路上機が車両データを要求していると判定し、予め定められたエリアへの業務車両であることを示す車両データを第２の内部回路から呼出しこの呼出された車両データを送信する（図５、（６）参照）。
【００４０】
スマートプレート１０からの車両データを路上機の無線部２２で受信すると、路上機の制御部２３は、車両データをＩＤコードとともに、情報管理コンピュータに送信する（図５（７）参照）。これにより、情報管理コンピュータにより、路上機の付近を通過した車両の車両データが車両毎に集められることになる。ここで、車両毎に予めエリアへの入車の許可が登録された車両であれば、例えばエリアへの入場のゲートが開き、そうでない場合にはゲートは開かない等の管理がなされる。本発明のスマートプレートへの応用例では、車両が路上機に近づくまではスマートプレート内のＬＳＩが停止状態であるので無駄な消費電力は発生しない。また、路上機との通信が終了した後、スマートプレート内のＬＳＩが停止状態に移行するのでさらに無駄な消費電力は発生しない。
【００４１】
以上、実施の形態を用いて詳細に説明したように、本発明のバッテリ駆動する無線通信システムは、アンテナからの初期の微弱信号を検出（検波）し、しきい値以上の初期の微弱信号を検波した時点で、検波回路から切り替え信号によって、第１の内部回路への電源供給を行い、高速動作モードを実現する。この動作により、受信データ初期からの正常受信を可能とし、必要な無線データを受信し、高速動作が不要となった時点において、高速な動作を必要としない第２の内部回路からの切り替え信号によって、第１の内部回路への電源供給を停止させる。または、初期の微弱信号を検波した後、任意の時間内に次の無線信号を検出しなければ、電源供給を遮断することにより、消費電力の低減し、バッテリによるＬＳＩ駆動の時間を長くすることが可能となる。
【００４２】
なお、本発明は本実施の形態に限らず、種々の変形が可能である。例えば上記の具体例では、出入庫の管理として、スマートプレート側から入庫の許可などに関する情報を送信する例を説明したが、例えば有料道路の出入り口などを通過した車両を特定できればいいような場合であれば図５のステップＳ５０４を終了した時点で、路上機側からスマートプレート側にそれ以上の要求信号などを出さないように設定することなども可能である。
【００４３】
本発明は、本発明の主旨を逸脱しない限り等業者において適宜設計の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態の無線通信システムを示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態の無線通信システムの動作フローを示す図である。
【図３】実施の形態の動作時の信号の模式図である。
【図４】本発明をスマートプレートへ適用したシステムのブロック図である。
【図５】スマートプレートシステムでの動作フローを示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１、１１    アンテナ
２、１２    直流電源
３、１３    ＬＳＩ
３−１、１３−１    検波変調検出回路
３−２    電源供給回路
３−３、１３−３    切替回路
３−４、１３−４    第１の内部回路
３−５、１３−５    第２の内部回路
１０    スマートプレート
２０    路上機
２１    アンテナ
２２    無線部
２３    制御部
２４    メモリ
３０    情報管理コンピュータ
【図１】
0004824468.tif 000002
【図２】
0004824468.tif 000003
【図３】
0004824468.tif 000004
【図４】
0004824468.tif 000005
【図５】
0004824468.tif 000006