(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量を計測するセンサ回路と、
このセンサ回路から出力されるアナログ信号をデジタルデータに変換するＡＤコンバータと、
このＡＤコンバータから出力されるデジタルデータを１サンプル分遅延させる１サンプル遅延素子と、
前記ＡＤコンバータから出力されるデジタルデータと前記１サンプル遅延素子から出力される１サンプル前のデジタルデータとの差分データを算出する減算回路と、
差分データと符号とを対応付けて予め記憶する圧縮辞書と、
前記減算回路から出力される差分データを前記圧縮辞書に記憶された対応する符号に置き換えることによって符号化を行う符号化部と、
この符号化部から出力される符号をＲＦ信号に変換して無線送信するＲＦ回路とを備えることを特徴とするセンサ端末。
【請求項２】
物理量を計測するセンサ回路と、
このセンサ回路から出力されるアナログ信号をデジタルデータに変換するＡＤコンバータと、
このＡＤコンバータから出力されるデジタルデータを１サンプル分遅延させる１サンプル遅延素子と、
前記ＡＤコンバータから出力されるデジタルデータと前記１サンプル遅延素子から出力される１サンプル前のデジタルデータとの差分データを算出する減算回路と、
センサ端末の計測開始時点からの経過時間を計測する初期設定タイマカウンタと、
この初期設定タイマカウンタの出力が所定の初期設定期間中であることを示しているときに、前記減算回路から出力される差分データの出現頻度をデータ毎に記憶する出現頻度メモリと、
差分データと符号との対応を記憶するための圧縮辞書と、
前記初期設定期間中に前記出現頻度メモリに記憶された差分データの出現頻度の高い順番に短い符号を割り当てるように前記圧縮辞書を設定する辞書作成部と、
前記初期設定期間中は前記減算回路から出力される差分データをそのまま出力し、前記初期設定タイマカウンタの出力が前記初期設定期間の終了を示した後は前記減算回路から出力される差分データを前記圧縮辞書に記憶された対応する符号に置き換えることによって符号化を行う符号化部と、
前記初期設定期間中は前記符号化部から出力される差分データをＲＦ信号に変換して無線送信し、前記初期設定期間の終了後は前記符号化部から出力される符号をＲＦ信号に変換して無線送信するＲＦ回路とを備えることを特徴とするセンサ端末。
【請求項３】
物理量を計測するセンサ回路と、
このセンサ回路から出力されるアナログ信号をデジタルデータに変換するＡＤコンバータと、
このＡＤコンバータから出力されるデジタルデータを１サンプル分遅延させる１サンプル遅延素子と、
前記ＡＤコンバータから出力されるデジタルデータと前記１サンプル遅延素子から出力される１サンプル前のデジタルデータとの差分データを算出する減算回路と、
差分データと符号とを対応付けて予め記憶する圧縮辞書と、
前記減算回路から出力される差分データの出現頻度をデータ毎に記憶する出現頻度メモリと、
この出現頻度メモリの差分データの保持数の最大値を予め記憶する系列保持数初期設定部と、
前記出現頻度メモリに記憶されている差分データの数が前記系列保持数初期設定部に予め設定された最大値に達した場合に前記出現頻度メモリに記憶された最も古いデータを消去し、データ消去後の前記出現頻度メモリの記憶内容に応じて、差分データの出現頻度の高い順番に短い符号を割り当てるように前記圧縮辞書を更新する辞書作成部と、
前記減算回路から出力される差分データを前記圧縮辞書に記憶された対応する符号に置き換えることによって符号化を行う符号化部と、
この符号化部から出力される符号をＲＦ信号に変換して無線送信するＲＦ回路とを備えることを特徴とするセンサ端末。
【請求項４】
請求項１記載のセンサ端末において、
さらに、前記符号化部から出力される符号を格納するパケットが一杯になったことを示す検出信号が前記ＲＦ回路から出力されたときに、前記１サンプル遅延素子を初期状態にリセットするリセット信号を出力するリセット信号発生部を備えることを特徴とするセンサ端末。
【請求項５】
請求項２記載のセンサ端末において、
さらに、前記符号化部から出力される差分データまたは符号を格納するパケットが一杯になったことを示す検出信号が前記ＲＦ回路から出力されたときに、前記１サンプル遅延素子を初期状態にリセットするリセット信号を出力するリセット信号発生部を備えることを特徴とするセンサ端末。
【請求項６】
請求項３記載のセンサ端末において、
さらに、前記符号化部から出力される符号を格納するパケットが一杯になったことを示す検出信号が前記ＲＦ回路から出力されたときに、前記１サンプル遅延素子を初期状態にリセットするリセット信号を出力するリセット信号発生部を備えることを特徴とするセンサ端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度、角加速度、心電波形等の物理量を計測してセンサデータを無線送信するセンサ端末に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
全ての機器がインターネットに接続されるＩｏＴ（Internet of Things）社会では、各種のセンサがネットワークに接続され、多種多量のデータを収集し、そのデータを解析することで人間の役に立つ情報を引き出すことが期待されている。具体的には、加速度、角加速度、心電波形等のある程度リアルタイムの解析を要するデータについても近年の無線関係技術の進化をベースに利用が拡大してきている。
【０００３】
中でも、センサ端末からデータを近距離に存在する端末に送信する近距離無線通信技術は、ＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） Low Energy）の登場により身近に用いられるようになってきている。この場合、クラウド等ネットワークにデータを送信するためには何らかの形でデータの中継を行い、ネットワークに接続する必要がある。例えば図１０の例では、センサ中継装置１０１が、センサ端末１００−１〜１００−Ｎからのデータをネットワーク１０３を介してサーバ装置１０２に送信するようにしている。しかし、センサ端末１００−１〜１００−Ｎとセンサ中継装置１０１との近距離無線と異なり、センサ中継装置１０１同士の中・長距離無線またはセンサ中継装置１０１とネットワーク１０３間の中・長距離無線は、一般的に低スループット、高コスト、高消費電力等の課題を抱えている。そのため、何らかの加工をセンサ中継装置１０１で行う必要がある。
【０００４】
そのような中で上記の各種リアルタイムデータをセンサ端末で収集して無線送信する際のデータ量の増加は大きな課題であり、現在はＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）を始めとする非可逆圧縮やランレングス符号等に代表される可逆圧縮が用いられている（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】“知識ベース  知識の森  ２群−５編−１１章  国際標準”，電子情報通信学会，２０１３年，インターネット＜http://www.ieice-hbkb.org/files/02/02gun_05hen_11.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、非特許文献１に開示されたような技術でデータ圧縮を行う場合、ＰＣ等の潤沢なハードウェアリソースを前提にした圧縮方式であるために演算が複雑になるという課題があった。加えて、このデータ圧縮技術では、ある程度のデータの長さが演算に必要となるため、リアルタイム性を失う可能性が高いという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、低性能のマイクロコンピュータでも実施可能なデータ圧縮を実現し、効率的なリアルタイム送信を実現することができるセンサ端末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】
【０００８】
本発明のセンサ端末は、物理量を計測するセンサ回路と、このセンサ回路から出力されるアナログ信号をデジタルデータに変換するＡＤコンバータと、このＡＤコンバータから出力されるデジタルデータを１サンプル分遅延させる１サンプル遅延素子と、前記ＡＤコンバータから出力されるデジタルデータと前記１サンプル遅延素子から出力される１サンプル前のデジタルデータとの差分データを算出する減算回路と、差分データと符号とを対応付けて予め記憶する圧縮辞書と、前記減算回路から出力される差分データを前記圧縮辞書に記憶された対応する符号に置き換えることによって符号化を行う符号化部と、この符号化部から出力される符号をＲＦ信号に変換して無線送信するＲＦ回路とを備えることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明のセンサ端末は、物理量を計測するセンサ回路と、このセンサ回路から出力されるアナログ信号をデジタルデータに変換するＡＤコンバータと、このＡＤコンバータから出力されるデジタルデータを１サンプル分遅延させる１サンプル遅延素子と、前記ＡＤコンバータから出力されるデジタルデータと前記１サンプル遅延素子から出力される１サンプル前のデジタルデータとの差分データを算出する減算回路と、センサ端末の計測開始時点からの経過時間を計測する初期設定タイマカウンタと、この初期設定タイマカウンタの出力が所定の初期設定期間中であることを示しているときに、前記減算回路から出力される差分データの出現頻度をデータ毎に記憶する出現頻度メモリと、差分データと符号との対応を記憶するための圧縮辞書と、前記初期設定期間中に前記出現頻度メモリに記憶された差分データの出現頻度の高い順番に短い符号を割り当てるように前記圧縮辞書を設定する辞書作成部と、前記初期設定期間中は前記減算回路から出力される差分データをそのまま出力し、前記初期設定タイマカウンタの出力が前記初期設定期間の終了を示した後は前記減算回路から出力される差分データを前記圧縮辞書に記憶された対応する符号に置き換えることによって符号化を行う符号化部と、前記初期設定期間中は前記符号化部から出力される差分データをＲＦ信号に変換して無線送信し、前記初期設定期間の終了後は前記符号化部から出力される符号をＲＦ信号に変換して無線送信するＲＦ回路とを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明のセンサ端末は、物理量を計測するセンサ回路と、このセンサ回路から出力されるアナログ信号をデジタルデータに変換するＡＤコンバータと、このＡＤコンバータから出力されるデジタルデータを１サンプル分遅延させる１サンプル遅延素子と、前記ＡＤコンバータから出力されるデジタルデータと前記１サンプル遅延素子から出力される１サンプル前のデジタルデータとの差分データを算出する減算回路と、差分データと符号とを対応付けて予め記憶する圧縮辞書と、前記減算回路から出力される差分データの出現頻度をデータ毎に記憶する出現頻度メモリと、この出現頻度メモリの差分データの保持数の最大値を予め記憶する系列保持数初期設定部と、前記出現頻度メモリに記憶されている差分データの数が前記系列保持数初期設定部に予め設定された最大値に達した場合に前記出現頻度メモリに記憶された最も古いデータを消去し、データ消去後の前記出現頻度メモリの記憶内容に応じて、差分データの出現頻度の高い順番に短い符号を割り当てるように前記圧縮辞書を更新する辞書作成部と、前記減算回路から出力される差分データを前記圧縮辞書に記憶された対応する符号に置き換えることによって符号化を行う符号化部と、この符号化部から出力される符号をＲＦ信号に変換して無線送信するＲＦ回路とを備えることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明のセンサ端末の１構成例は、さらに、前記符号化部から出力される符号を格納するパケットが一杯になったことを示す検出信号が前記ＲＦ回路から出力されたときに、前記１サンプル遅延素子を初期状態にリセットするリセット信号を出力するリセット信号発生部を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、１サンプル遅延素子と減算回路とを設けることにより、効率的なリアルタイム送信を実現することができ、かつ低性能のマイクロコンピュータでも実施可能なデータ圧縮を実現することができる。
【００１４】
また、本発明では、さらに圧縮辞書と符号化部とを設けることにより、データを圧縮して送信することができる。
【００１５】
また、本発明では、初期設定タイマカウンタと出現頻度メモリと圧縮辞書と辞書作成部と符号化部とを設けることにより、初期設定によって計測対象の被験者に合わせた圧縮辞書を設定することが可能となるため、より良いデータ圧縮が可能となる。
【００１６】
また、本発明では、圧縮辞書と出現頻度メモリと系列保持数初期設定部と辞書作成部と符号化部とを設けることにより、動的に圧縮辞書を更新することが可能となるため、より良い圧縮性能を達成することが可能である。
【００１７】
また、本発明では、リセット信号発生部を設けることにより、受信側で復元エラーが続けて起こるという問題を回避することができ、データの伝送を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】センサデータの差分値のヒストグラムである。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るセンサ端末の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るセンサ端末の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係るセンサ端末の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係るセンサ端末の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係るセンサ端末の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態においてパケットのペイロードにデータが格納された状態を示す図である。
【図８】本発明の第６の実施の形態に係るセンサ端末の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第７の実施の形態に係るセンサ端末の構成を示すブロック図である。
【図１０】従来のセンシングシステムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［第１の実施の形態］
上記のような課題を解決する上で、本発明の対象となるセンサ端末は自然界や人体に関連する物理量をセンシングすることに着目する。自然界や人体に関連する物理量の特徴として、これらの物理量には恒常性がある為に変化が小さいという点がある。そのため、これら物理量のデータをサンプリングしてその１次の差分を取った場合、差分の出現頻度は、図１に示すように差分値０を中心として広がりを持ったヒストグラムを描く。０は差分が存在しないことを示し、差分があったとしても非常に小さい場合には情報量が少ないと解釈される。情報量が少ない場合には“１”，“０”で表される情報量（ｂｉｔ）も少ない割り当てで十分である。よって、本発明ではセンサデータの差分計算を土台としてリアルタイムかつ計算量が組込み向けの低性能なマイクロコンピュータでも演算可能な符号化手法を提案する。
【００２０】
図２は本発明の第１の実施の形態に係るセンサ端末の構成を示すブロック図である。センサ端末は、例えば加速度、角加速度、心電波形等の物理量を計測するセンサ回路１と、センサ回路１から出力されるアナログ信号の増幅・ノイズ除去等の処理を行うアナログフロントエンド回路（Analog Front End、以下ＡＦＥ）２と、ＡＦＥ２から出力されるアナログ信号をデジタルデータに変換するＡＤコンバータ（Analog to Digital Converter、以下ＡＤＣ）３と、ＡＤＣ３から出力されるデジタルデータを１サンプル分（ＡＤＣ３のサンプルクロックの１周期分）だけ遅延させる１サンプル遅延素子４と、ＡＤＣ３から出力されるデジタルデータ（センサデータ）と１サンプル遅延素子４から出力される１サンプル前のデジタルデータとの差分データを算出する減算回路５と、減算回路５から出力される差分データをＲＦ（Radio Frequency）信号に変換して無線送信するＲＦ回路６とから構成される。
【００２１】
センサ回路１とＡＦＥ２とＡＤＣ３とＲＦ回路６とは従来からセンサ端末に設けられているものなので、本実施の形態において必要な追加の構成はＤ−フリップフロップアレイによって構成される１サンプル遅延素子４と減算回路５のみである。
あるデータをＤN、１サンプル前のデータをＤN-1とすれば、差分データＤN−ＤN-1はＤNより小さく、また受信側においてＤNはＤN-1とＤN−ＤN-1とから復元できることは言うまでもない。
【００２２】
自然の物理量や人体のデータは前述のとおり変化量が非常に小さいという特性があるために、本実施の形態によれば効率的な伝送が可能である。
本実施の形態の構成は、ＲＦ回路６がどのような無線方式を採用するものであるかに依存せず、どのような無線方式を採用したとしても適用することが可能である。
なお、本発明においてＡＦＥ２の実装は必須の構成要件ではなく、例えばセンサ回路１にＡＦＥが含まれる構成であってもよい。
【００２３】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図３は本発明の第２の実施の形態に係るセンサ端末の構成を示すブロック図であり、図２と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態のセンサ端末は、センサ回路１と、ＡＦＥ２と、ＡＤＣ３と、１サンプル遅延素子４と、減算回路５と、ＲＦ回路６と、差分データと符号とを対応付けて予め記憶する固定型圧縮辞書７と、減算回路５とＲＦ回路６との間に設けられ、固定型圧縮辞書７を参照することによって差分データの符号化を行う符号化部８とから構成される。
【００２４】
本実施の形態の固定型圧縮辞書７には、減算回路５の出力データ（差分データ）が０に近いほど符号長が短くなる可変長の符号が、差分データのとり得る値と予め対応付けて登録されている。
符号化部８は、減算回路５から出力される差分データを、固定型圧縮辞書７に予め登録された対応する符号に置き換えることによって符号化を行う。本実施の形態のＲＦ回路６は、符号化部８から出力される符号をＲＦ信号に変換して無線送信する。
【００２５】
本実施の形態の構成によれば、差分値０に近いデータに短い符号が割り当てられることから、全体として符号長を短くすることができる。つまり、データの圧縮が可能となる。本実施の形態の圧縮方法に最も適した方法はハフマン符号による符号化であり、ハフマン符号はコンパクト符号でもあるため、センサ端末からのＲＦ信号を受信する受信側でデリミタとなる固定ビット等を用意することなく復号が可能である。この特性は特にリアルタイム性を要求されるデータに対して有効であり、心電波形や加速度等の特にイベントと明確に関連したセンサデータの伝送には好適である。加えて、本実施の形態は、第１の実施の形態の構成に加えて、固定型圧縮辞書７を格納するメモリと符号化部８とを実装すればよいので、少ないハードウェアリソースで実現が可能である。
【００２６】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図４は本発明の第３の実施の形態に係るセンサ端末の構成を示すブロック図であり、図２、図３と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態のセンサ端末は、センサ回路１と、ＡＦＥ２と、ＡＤＣ３と、１サンプル遅延素子４と、減算回路５と、ＲＦ回路６と、センサ端末の計測開始時点から所定の初期設定期間が経過するまでの時間を計測するための初期設定タイマカウンタ９と、初期設定タイマカウンタ９の出力によって制御されるスイッチ１０，１１と、初期設定期間中に減算回路５の出力データ（差分データ）の出現頻度をデータ毎に記憶する出現頻度メモリ１２と、差分データと符号とを対応付けて記憶するための初期設定型圧縮辞書１３と、減算回路５とＲＦ回路６との間に設けられ、初期設定期間中は減算回路５から出力される差分データをそのまま出力し、初期設定期間の終了後は初期設定型圧縮辞書１３を参照することによって差分データの符号化を行う符号化部１４と、初期設定期間中に差分データの出現頻度の高い順番に短い符号を割り当てるように初期設定型圧縮辞書１３を設定する辞書作成部１５とから構成される。
【００２７】
本実施の形態では、第２の実施の形態の固定型圧縮辞書７と異なり、初期設定型圧縮辞書１３には差分データと符号との対応が登録されていない。
本実施の形態の初期設定タイマカウンタ９は、センサ端末の計測開始時点からの経過時間を計測する。
【００２８】
スイッチ１０，１１は、初期設定タイマカウンタ９の出力によって制御され、相補的に動作する。具体的には、スイッチ１０は、初期設定タイマカウンタ９の出力が初期設定期間中であることを示しているときにオンとなり、初期設定タイマカウンタ９の出力が初期設定期間が終了したこと（タイムアウト）を示したときにオフとなる。反対に、スイッチ１１は、初期設定タイマカウンタ９の出力が初期設定期間中であることを示しているときにオフとなり、初期設定タイマカウンタ９の出力が初期設定期間が終了したことを示したときにオンとなる。
【００２９】
出現頻度メモリ１２は、初期設定期間中にスイッチ１０を介して入力される減算回路５の出力データ（差分データ）の出現頻度をデータ毎に記憶する。
辞書作成部１５は、初期設定期間中に出現頻度メモリ１２に記憶された差分データの出現頻度の高い順番に短い符号（例えばハフマン符号）を割り当てるように初期設定型圧縮辞書１３を設定する。こうして、差分データと符号との対応が圧縮辞書１３に登録される。
【００３０】
符号化部１４は、初期設定期間中はスイッチ１１のオフにより初期設定型圧縮辞書１３を参照できないので、減算回路５から出力される差分データをそのままＲＦ回路６に出力し、初期設定期間が終了してスイッチ１１がオンになると、減算回路５から出力される差分データを、初期設定型圧縮辞書１３に登録された対応する符号に置き換えることによって符号化を行う。本実施の形態のＲＦ回路６は、初期設定期間中は符号化部１４から出力される差分データをＲＦ信号に変換して無線送信し、初期設定期間の終了後は符号化部１４から出力される符号をＲＦ信号に変換して無線送信することになる。
【００３１】
本実施の形態によれば、圧縮する対象データに対してそれぞれ圧縮辞書を初期設定できるようになるため、データ種に対して適した圧縮辞書を備えることが可能である。特に、心電波形を始めとする人体のデータを収集する場合、人体と電極との接触インピーダンスや得られる信号電圧に個人差があるため、初めから最適な固定型圧縮辞書を持たせることが難しいという特徴がある。これに対して、本実施の形態によれば、初期設定によって計測対象の被験者に合わせた圧縮辞書を設定することが可能であるため、第２の実施の形態と比較して、より良いデータ圧縮が可能となる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、初期設定期間中は差分データをＲＦ信号に変換して無線送信する。受信側で差分データからセンサデータを容易に復元できることは第１の実施の形態で説明したとおりである。また、初期設定期間の終了後は符号をＲＦ信号に変換して無線送信するが、受信側で符号から差分データを容易に復号できることは第２の実施の形態で説明したとおりである。
【００３３】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。図５は本発明の第４の実施の形態に係るセンサ端末の構成を示すブロック図であり、図２〜図４と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態のセンサ端末は、センサ回路１と、ＡＦＥ２と、ＡＤＣ３と、１サンプル遅延素子４と、減算回路５と、ＲＦ回路６と、出現頻度メモリの差分データの保持数の最大値を予め記憶する系列保持数初期設定部１６と、差分データの出現頻度をデータ毎に記憶する出現頻度メモリ１７と、差分データと符号とを対応付けて予め記憶する動的可変型圧縮辞書１８と、動的可変型圧縮辞書１８を参照することによって差分データの符号化を行う符号化部１９と、出現頻度メモリ１７に記憶されている差分データの数が系列保持数初期設定部１６に予め設定された最大値に達した場合に出現頻度メモリ１７に記憶された最も古いデータを消去し、動的可変型圧縮辞書１８を更新する辞書作成部２０とから構成される。
【００３４】
本実施の形態では、第１の実施の形態の固定型圧縮辞書７と同様に、動的可変型圧縮辞書１８には、差分データと符号との対応が予め登録されている。ただし、本実施の形態では、動的可変型圧縮辞書１８を動的に更新する。
【００３５】
具体的には、系列保持数初期設定部１６には、出現頻度メモリ１７の記憶可能な差分データの保持数の最大値が予め設定されている。
辞書作成部２０は、出現頻度メモリ１７に記憶された差分データの出現頻度の高い順番に短い符号（例えばハフマン符号）を割り当てるように動的可変型圧縮辞書１８を常時更新するが、出現頻度メモリ１７に記憶されている差分データの数が系列保持数初期設定部１６に予め設定された最大値に達した場合、出現頻度メモリ１７に記憶された最も古い差分データとその出現頻度とを消去する。
【００３６】
出現頻度メモリ１７に記憶されたデータを消去することにより、差分データの出現頻度が変更されるので、辞書作成部２０は、データ消去後の出現頻度メモリ１７の記憶内容に応じて、差分データの出現頻度の高い順番に短い符号を割り当てるように動的可変型圧縮辞書１８を更新する。
符号化部１９は、減算回路５から出力される差分データを、動的可変型圧縮辞書１８に登録された対応する符号に置き換えることによって符号化を行う。ＲＦ回路６は、符号化部１９から出力される符号をＲＦ信号に変換して無線送信する。
【００３７】
本実施の形態によれば、動的に圧縮辞書を更新することが可能となるため、第２、第３の実施の形態に比べてより良い圧縮性能を達成することが可能である。
【００３８】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。図６は本発明の第５の実施の形態に係るセンサ端末の構成を示すブロック図であり、図２〜図５と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態のセンサ端末は、図３に示した第２の実施の形態のセンサ端末に対してリセット信号発生部２１を追加したものである。
【００３９】
第２の実施の形態のＲＦ回路６の近距離無線通信規格として例えばＢＬＥを採用する場合、無線通信で送受信されるパケットの長さに制限がある。このように、パケット長が限定された場合において、ＲＦ回路６は、符号化部８から出力される符号を格納するパケットのペイロードが一杯になり、符号を格納することができなくなったときに、パケットＦｕｌｌ検出信号を出力する。
【００４０】
本実施の形態のリセット信号発生部２１は、ＲＦ回路６からパケットＦｕｌｌ検出信号が出力されたときに、１サンプル遅延素子４に対してリセット信号を出力する。
このリセット信号の出力により、１サンプル遅延素子４は初期状態にリセットされ、１サンプル遅延素子４の出力が０になる。つまり、１サンプル遅延素子４のリセットによって１サンプル遅延素子４と減算回路５によるＡＤＣ３の出力データ（センサデータ）の差分演算がいったん無効となるため、パケットＦｕｌｌ検出信号出力直後のパケットのペイロードの先頭には、基準データ、すなわちセンサデータを差分演算せずにそのまま符号化した符号が格納される。
【００４１】
この基準データより後のサンプリング周期では１サンプル遅延素子４と減算回路５によるセンサデータの差分演算が再開されるため、パケットの基準データの後には差分データを符号化した符号が格納される。本実施の形態においてパケットのペイロードにデータが格納された状態を図７に示す。上記のとおり、ペイロードの先頭には基準データ２００が格納され、基準データ２００の後には符号化データ２０１が格納される。なお、差分データによって符号化データ２０１の長さが変わるため、基準データ２００の後に符号化データ２０１が何個入るかはペイロードの長さと差分データとに依存する。
【００４２】
第１〜第４の実施の形態では、センサ端末の計測開始時の最初のパケットのペイロードの先頭のみに基準データが格納される。このため、通信経路上で一度ビットエラーが発生すると、センサ端末からのＲＦ信号を受信する受信側でセンサデータを正しく復元することができなくなり、この復元の不正確さにより後続するセンサデータにも復元エラーが起こってしまうという問題がある。
【００４３】
これに対して、本実施の形態では、パケットエラーが生じた場合、そのパケットについてはセンサデータの復元エラーが生じてデータ欠損が生じるが、次のパケットでエラーフリーであれば、このパケットのペイロードの先頭に格納されている基準データを用いてセンサデータを正しく復元することができるので、復元エラーが続けて起こるという差分符号化の問題を回避することができ、データの伝送を正確に行うことができる。本実施の形態は、特にパケットサイズの最大量が低く定められているＢＬＥ等の無線通信規格に好適である。
【００４４】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。図８は本発明の第６の実施の形態に係るセンサ端末の構成を示すブロック図であり、図２〜図６と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態のセンサ端末は、図４に示した第３の実施の形態のセンサ端末に対してリセット信号発生部２１を追加したものである。
【００４５】
ＲＦ回路６とリセット信号発生部２１と１サンプル遅延素子４の動作は第５の実施の形態で説明したとおりである。
第３の実施の形態で説明したとおり、初期設定期間中は符号化が行われないので、本実施の形態では、初期設定期間中はパケットのペイロードの先頭に基準データとしてセンサデータがそのまま格納され、この基準データの後には差分データが格納される。また、初期設定期間の終了後はペイロードの先頭に基準データとしてセンサデータの符号化データが格納され、この基準データの後には差分データの符号化データが格納される。
【００４６】
こうして、本実施の形態では、第３の実施の形態の効果に加えて、パケット長が制限されたデータの正確な伝送が可能になるという効果を得ることができる。
【００４７】
［第７の実施の形態］
次に、本発明の第７の実施の形態について説明する。図９は本発明の第７の実施の形態に係るセンサ端末の構成を示すブロック図であり、図２〜図６、図８と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態のセンサ端末は、図５に示した第４の実施の形態のセンサ端末に対してリセット信号発生部２１を追加したものである。
【００４８】
ＲＦ回路６とリセット信号発生部２１と１サンプル遅延素子４の動作は第５の実施の形態で説明したとおりである。
こうして、本実施の形態では、第４の実施の形態の効果に加えて、パケット長が制限されたデータの正確な伝送が可能になるという効果を得ることができる。
【００４９】
第１〜第７の実施の形態で説明した構成のうち、少なくとも圧縮辞書７，１３，１８と符号化部８，１４，１９と初期設定タイマカウンタ９とスイッチ１０，１１と出現頻度メモリ１２，１７と辞書作成部１５，２０と系列保持数初期設定部１６とリセット信号発生部２１とＲＦ回路６の一部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１〜第７の実施の形態で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、センサ端末からセンサデータを収集するセンシングシステムに適用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１…センサ回路、２…アナログフロントエンド回路、３…ＡＤコンバータ、４…１サンプル遅延素子、５…減算回路、６…ＲＦ回路、７…固定型圧縮辞書、８，１４，１９…符号化部、９…初期設定タイマカウンタ、１０，１１…スイッチ、１２，１７…出現頻度メモリ、１３…初期設定型圧縮辞書、１５，２０…辞書作成部、１６…系列保持数初期設定部、１８…動的可変型圧縮辞書、２１…リセット信号発生部。
【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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【図９】
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【図１０】
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