(57)【要約】【課題】無線通信状態を認識してバッテリー電圧を検出する手段を設けなくても、受信時のバッテリー電圧を検出することのできる無線機を提供する。【解決手段】送信スロット及び受信スロットを用いて無線通信を行う無線システムに使用される無線機を、該無線機の電源を構成するバッテリーと、前記バッテリーの出力電圧であるバッテリー電圧を第１の周期で複数回繰り返し検出する複数電圧検出処理を行うとともに、前記複数電圧検出処理を、前記第１の周期よりも長い第２の周期で繰り返し行う複数電圧検出部と、前記複数電圧検出部が検出した複数のバッテリー電圧の中から、前記受信スロットのタイミングで検出したバッテリー電圧を特定する受信時電圧特定部とを、備えるように構成する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信スロット及び受信スロットを用いて無線通信を行う無線システムに使用される無線機であって、
該無線機の電源を構成するバッテリーと、
前記バッテリーの出力電圧であるバッテリー電圧を第１の周期で複数回繰り返し検出する複数電圧検出処理を行うとともに、前記複数電圧検出処理を、前記第１の周期よりも長い第２の周期で繰り返し行う複数電圧検出部と、
前記複数電圧検出部が検出した複数のバッテリー電圧の中から、前記受信スロットのタイミングで検出したバッテリー電圧を特定する受信時電圧特定部とを、備えることを特徴とする無線機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、地域防災無線システムで使用される移動端末等の無線機において、バッテリーにより動作している当該無線機のバッテリー電圧を検出し、バッテリー残量を報知や表示を行う技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、地方自治体において、防災無線や行政サービス等を円滑に実施するため、デジタル地域防災無線システム等の移動通信システムが広く利用されている。デジタル地域防災無線システムとしては、このような公共分野における情報化が急速に進展する中で、今後、従来の音声主体の移動通信システムから、デジタルネットワークとの親和性が高く、多様化するニーズに柔軟に対応できる高度な移動通信システムへの移行が求められている。
地域防災無線システムについては、従来８００ＭＨｚ帯のアナログ無線だったが、公共デジタル移動通信システムとしてデジタル化され、新たに２６０ＭＨｚ帯のデジタル地域防災無線システムとして、地方自治体でアナログシステムからの移行が進んでいる状態である。
【０００３】
地域防災無線システムの概念図を図１に示す。このシステムは、基地局１２の通信統制や地上回線との接続制御を行う統制局１１と、自ゾーン内での移動端末との無線通信あるいは移動端末相互間の無線中継を行う基地局１２と、陸上を移動し基地局との無線通信を行う移動端末１３、１４、１５から構成されている。このように移動端末には、自動車に取り付け可能な車載型移動端末１５や、人が片手で持ち運べる携帯型移動端末１４や、庁舎や屋内に接地する半固定型移動端末１３等の種類がある。
【０００４】
移動端末１３、１４、１５のうち、携帯型移動端末１４と半固定型移動端末１３は、バッテリーでの動作が可能となっているため、一般的な公衆用携帯電話等と同様に、表示部にバッテリー残量が表示される。バッテリー残量は、移動端末内部のバッテリー電圧を検出し、検出した電圧値から残量を表示している。
【０００５】
バッテリー電圧検出方法を、以下説明する。バッテリー電圧は、移動端末のＣＰＵ（Central Processing Unit）のＡ／Ｄ（Analog to Digital）ポートに入力され、ＣＰＵ内部でＡ／Ｄ変換されて、電圧値が検出される。
ＣＰＵは内部にタイマを持ち、任意の時間周期でＡ／Ｄポートの電圧検出処理をし、検出した電圧値をＣＰＵの内部メモリに保持する。その後、内部メモリに保持した複数の電圧値を平均化して、表示する。バッテリー電圧は時間的な変動が緩やかなことから、ＣＰＵの処理を軽減するために、タイマの時間周期は秒単位とすることが一般的である。
【０００６】
次に、検出電圧値の平均方法を、図５を用いて説明する。ここでは、ＣＰＵの電圧検出の時間周期を１０秒、平均化回数を３回として説明する。ＣＰＵは、図５に示すように、サンプル１のタイミングで１回目の電圧値（サンプル１）を検出し、メモリに保持する。その１０秒後のサンプル２のタイミングで２回目の電圧値（サンプル２）を検出し、そのまた１０秒後のサンプル３のタイミングで３回目の電圧値（サンプル３）を検出する。３回目の電圧を検出した時点で、サンプル１〜３の電圧値を用いて平均値（平均１）を算出する。そして更に１０秒後のサンプル４では、サンプル２〜４の電圧値を用いて平均値（平均２）を算出する。以上のように、１０秒毎に３サンプル分の電圧値から平均値を算出し、バッテリー残量として表示する。
【０００７】
ところで、地域防災無線システムでは、信号送信と信号受信とで異なるタイムスロットを用いるＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式により、基地局と移動端末との間の無線通信が行われている。図６に、地域防災無線システムで使用するフレーム構成を示す。
地域防災無線システムで使用するフレーム構成は、１０ｍｓを１スロットとし、４スロットで１フレーム（４０ｍｓ）とし、１８フレームで１スーパーフレーム（７２０ｍｓ）としている。送信および受信はスロット単位で行われ、図６では、例として、１スロット送信／３スロット受信を示す。
【０００８】
また、送信区間では受信区間よりも消費電流が増えるため、受信区間よりも大きな電圧降下が発生する。例えば、１スロット送信／３スロット受信の場合、バッテリー電圧７１をスロット単位で観測すると、図７に示すように、送信区間７２で電圧降下が発生し、瞬間的に電圧値が下がってしまう。
ＣＰＵは、電圧検出処理時に、移動端末の無線通信状態、つまり送信状態か受信状態かを認識してないため、送信時の電圧を検出する可能性がある。その場合、バッテリー電圧が実際より低く表示されてしまうこととなる。例えば、図５のサンプル１で送信時の電圧を検出し、サンプル数２〜４では受信時の電圧を検出したような場合、平均１（サンプル１〜３の平均）の電圧値より平均２（サンプル２〜４の平均）の電圧値が大きくなり、ユーザーにはバッテリー残量が急に回復したように見えてしまう。
【０００９】
以上のように、ＣＰＵが電圧検出するタイミングと移動端末の無線通信状態により、バッテリー電圧が大きく変動してしまう。無線通信状態を認識して電圧検出する手段として、無線フレームのタイミングを管理しているＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等が電圧検出用のＡ／Ｄコンバータから電圧値を読み取り、ＣＰＵに通知する手段が考えられる。しかし、このような手段では、ＦＰＧＡが電圧検出するための付加回路が必要となり、コストアップする問題がある。
【００１０】
下記の特許文献１には、携帯電話機において、バッテリー電源により信号通信を行うに際して、バッテリー電圧検出手段が信号受信期間（ＲＸスロット期間）にバッテリーの電圧を検出することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−２１７８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、以上説明したような従来の課題を解決するために為されたもので、ＦＰＧＡ等による無線通信状態を認識してバッテリー電圧を検出する手段を設けなくても、受信時のバッテリー電圧を検出することのできる無線機や、あるいは、受信時のバッテリー電圧を検出することにより変動の少ないバッテリー残量表示を行うことのできる無線機や、バッテリー残量検出方法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】
【００１３】
上記課題を解決するため、本願発明では、送信スロット及び受信スロットを用いて無線通信を行う無線システムに使用される無線機において、バッテリー電圧を所定の周期で複数検出し、該検出した複数のバッテリー電圧の中から、受信スロットのタイミングで検出したバッテリー電圧を特定するように構成する。
本願発明の代表的な構成は、次のとおりである。すなわち、
送信スロット及び受信スロットを用いて無線通信を行う無線システムに使用される無線機であって、
該無線機の電源を構成するバッテリーと、
前記バッテリーの出力電圧であるバッテリー電圧を第１の周期で複数回繰り返し検出する複数電圧検出処理を行うとともに、前記複数電圧検出処理を、前記第１の周期よりも長い第２の周期で繰り返し行う複数電圧検出部と、
前記複数電圧検出部が検出した複数のバッテリー電圧の中から、前記受信スロットのタイミングで検出したバッテリー電圧を特定する受信時電圧特定部とを、備えることを特徴とする無線機。
【発明の効果】
【００１４】
本願発明によれば、無線通信状態を認識してバッテリー電圧を検出する手段を設けなくても、受信時のバッテリー電圧を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】地域防災無線システムの構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係る回路構成例を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係るサンプリング処理タイミングを説明する図である。
【図４】本発明の実施例に係るサンプリング処理タイミングを示す図である。
【図５】バッテリー電圧の算出方法の例を示す図である。
【図６】地域防災無線システムのフレーム構成の構成例を示す図である。
【図７】無線送受信時のバッテリー電圧の変動例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る無線システムの例として、地域防災無線システムの構成例を図１に示す。このシステムは、送信スロット及び受信スロットを用いて無線通信を行う無線システムであって、統制局１１と、基地局１２と、移動端末１３、１４、１５から構成されている。このシステムは、後述する移動端末のバッテリー電圧検出処理に関連する処理以外は、背景技術で説明した地域防災無線システムと同じである。
また、基地局と移動端末との間の無線通信で使用するフレーム構成は、本例では図６に示すように、１０ｍｓを１スロットとし、４スロットで１フレーム（４０ｍｓ）とし、１８フレームで１スーパーフレーム（７２０ｍｓ）とし、送信および受信はスロット単位で行われ、１スロット送信／３スロット受信としている。
【００１７】
例えば、無線機である携帯型移動端末１４は、基地局との間で無線通信するための送信部や受信部、各種表示を行うための表示部、携帯型移動端末１４の電源を構成するバッテリー、バッテリー電圧検出値等を記憶するメモリ（記憶部）、携帯型移動端末１４の動作を制御する制御部等を備え、バッテリーでの動作が可能となっており、表示部にバッテリー残量が表示される。バッテリー残量は、移動端末内部のバッテリー電圧を検出し、検出した電圧値に基づき残量を表示している。
【００１８】
携帯型移動端末１４において、バッテリー電圧を検出する回路ブロックの構成例を図２に示す。バッテリー２１の出力であるバッテリー電圧は、分圧抵抗回路２２によって電源電圧以下に分圧され、ＣＰＵ２３のＡ／Ｄポート２５に入力され、ＣＰＵ内部でＡ／Ｄ変換されて、電圧値が検出される。
分圧抵抗回路２２を設ける理由は、ＣＰＵの電源電圧は例えば３．３Ｖであるため、Ａ／Ｄポート２５に入力できる信号レベルは、電源電圧の３．３Ｖ以下にする必要があり、分圧抵抗回路２２によってバッテリー電圧がそのままＡ／Ｄポート２５に入力されないようにしている。
【００１９】
ＣＰＵ２５は、本例では、内部に１０ｍｓタイマ２７（第１のタイマ）と１０ｓタイマ２６（第２のタイマ）を有している。１０ｍｓタイマ２７は、第１の周期（１０ｍｓ）で第１のタイミング信号を出力する。１０ｓタイマ２６は、第１の周期よりも長い第２の周期（１０ｓ）で第２のタイミング信号を出力する。第１の周期の１０ｍｓは、送信および受信のスロット時間に一致させている。
ＣＰＵ２５は、１０ｓタイマ２６の周期（第２の周期）である１０ｓ毎に、バッテリー電圧を複数検出する複数電圧検出処理を行い、該複数電圧検出処理で複数検出したバッテリー電圧の中から、前記受信スロットのタイミングで検出したバッテリー電圧を特定する受信時電圧特定処理を行い、該受信時電圧特定処理で特定したバッテリー電圧に基づき、バッテリー残量をディスプレイ２４へ表示する。このように、ＣＰＵ２５は、複数電圧検出処理を行う複数電圧検出部と、受信時電圧特定処理を行う受信時電圧特定部を備える。
【００２０】
上述のバッテリー電圧を複数検出する複数電圧検出処理について説明する。ＣＰＵ２５は、１０ｍｓタイマ２７の周期（第１の周期）である１０ｍｓ毎に、Ａ／Ｄポート２５の電圧を検出するサンプリング処理を行い、検出した電圧値をＣＰＵの内部メモリに保持する。
図３に示すように、本例では、サンプリング処理は、第１の周期である１０ｍｓ毎に、４回行われる。この４回のサンプリング処理で、１回の複数電圧検出処理が構成される。図３において、バッテリー電圧３１は、１０ｍｓの送信時３２に電圧低下し、３０ｍｓの受信時３３に電圧回復する状態を繰り返す。ここで、無線フレームのクロックとＣＰＵ２３内部のクロックは非同期なので、図３のパターン１〜パターン３に示すように、サンプリング処理のタイミングは一定ではなく、常に変動することになる。なお、パターン１〜３は例であり、この他にも様々なタイミング関係がある。しかし、どのようなタイミング関係であっても、１０ｍｓである第１の周期のサンプリング処理を４回行うので、送信時３２のサンプリング処理を１回、受信時３３のサンプリング処理を３回行うことになり、必ず、無線通信状態が受信時３２であるときのバッテリー電圧３１を、サンプリング処理することができる。
【００２１】
図３の１スロット送信／３スロット受信の例では、２０ｍｓ間隔で２回サンプリング処理するように構成しても、必ず、受信時３３のバッテリー電圧３１をサンプリング処理することができるが、地域防災無線システムの移動端末は、設定により、２スロット送信／２スロット受信や、３スロット送信／１スロット受信の通信も可能なため、１０ｍｓ周期で４回サンプリング処理することとするのがよい。
【００２２】
次に、複数検出したバッテリー電圧の中から、受信スロットのタイミングで検出したバッテリー電圧を特定する受信時電圧特定処理について説明する。
ＣＰＵ２３は、上述した４回のサンプリング処理が終了、つまり、１回の複数電圧検出処理が終了すると、サンプリング処理により検出した４個の電圧値を比較し、例えば、最大の電圧値を受信スロットのタイミングで検出したバッテリー電圧として特定し、後述するサンプルとしてＣＰＵ２３内部のメモリに保持する。
例えば図３のパターン２の例では、送信時３２のサンプリング３は電圧値が他より小さいので、受信時３３のサンプリング１，２，４で検出した電圧値のどれかが最大値となる。理論的には、バッテリー電圧３１は徐々に下がっていくので、サンプリング１の電圧値が最大になるはずであるが、実際の回路においては、バッテリー電圧３１のノイズにより量子化誤差が発生するため、必ずしもサンプリング１の電圧値が最大になるとは限らない。
【００２３】
このように、図３に示す例では、１スロット送信／３スロット受信のフレーム構成において、サンプリング処理はスロット間隔である１０ｍｓ毎に４回行われるので、最小値を選択すると、必ず、送信時３３のサンプリングにおけるバッテリー電圧値ということになり、最小値以外を選択すると、必ず、受信時３３のサンプリングにおけるバッテリー電圧値ということになり、また、最大値を選択すると、当然、受信時３３のサンプリングにおけるバッテリー電圧値ということになる。したがって、この場合、最小値以外の電圧値を受信スロットのタイミングで検出したバッテリー電圧として特定することもできる。
【００２４】
２スロット送信／２スロット受信や、３スロット送信／１スロット受信等の様々なフレーム構成においても、少なくとも１回は、受信スロットのタイミングでバッテリー電圧を検出できるようにサンプリング間隔を設定して、複数回のサンプリング処理を行い、該複数回のサンプリング処理により検出した複数の電圧値を比較することにより、受信スロットのタイミングで検出したバッテリー電圧を特定することができる。例えば、複数の電圧値のうち、最大の電圧値を受信スロットのタイミングで検出したバッテリー電圧として特定することができる。
【００２５】
以上説明した複数電圧検出処理と受信時電圧特定処理と次に述べる平均化処理を、図４に示すように、１０ｓである第２の周期毎に繰り返し実行する。ＣＰＵ２３は、受信時電圧特定処理でメモリに保持した複数のサンプルの電圧値、例えば、サンプル１〜３の３サンプル分の電圧値から平均値を算出する平均化処理を行い、該平均化処理で算出した平均値に基づき、バッテリー残量を表示部としてのディスプレイ２４に表示する。その後も、図５に示すように、１０ｓである第２の周期毎に３サンプル分の電圧値から平均値を算出し、バッテリー残量としてディスプレイ２４に表示していく。図５における平均化処理の説明は前述したとおりなので、ここでは省略する。
【００２６】
以上のように、本例では、無線機が送信状態であるか受信状態であるかをＣＰＵ２３が認識しなくても、送受信タイミングと無関係に、1スロット時間の周期で、1フレームのスロット数だけサンプリング処理してバッテリー電圧を検出し、検出した電圧のうち最大値を判定し、該最大値を検出電圧とすることにより、常に受信時のバッテリー電圧を検出することができる。
【００２７】
なお、上述した実施例では、上述したサンプリング処理の周期として１０ｍｓタイマ２７を使用したが、無線システムのスロット時間が１０ｍｓ以外であれば、当然、タイマ２７の周期をそのスロット時間に合わせるよう変更することによって対応することができる。また、上述した複数電圧検出処理や受信時電圧特定処理や平均化処理のタイミング周期を１０ｓ以外にする場合も同様に、１０ｓタイマ２６の周期を変更することにより対応可能である。
また、本発明は、本発明に係る処理を実行する装置としてだけでなく、方法として、或いは、このような方法を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして把握することができる。
【００２８】
本明細書には、次の発明が含まれる。
第１の発明は、
送信スロット及び受信スロットを用いて無線通信を行う無線システムに使用される無線機であって、
該無線機の電源を構成するバッテリーと、
前記バッテリーの出力電圧であるバッテリー電圧を第１の周期で複数回繰り返し検出する複数電圧検出処理を行う複数電圧検出部と、
前記複数電圧検出部が検出した複数のバッテリー電圧の中から、前記受信スロットのタイミングで検出したバッテリー電圧を特定する受信時電圧特定部とを、備えることを特徴とする無線機。
このような構成によれば、無線通信状態を認識して電圧検出する手段を設けなくても、受信時のバッテリー電圧を検出することができる。
【００２９】
第２の発明は、
前記第１の発明に記載の無線機であって、
送信スロット及び受信スロットを用いて無線通信を行う無線システムに使用される無線機であって、
前記複数電圧検出部は、前記複数電圧検出処理を、前記第１の周期よりも長い第２の周期で繰り返し行うことを特徴とする無線機。
このような構成によれば、複数電圧検出処理を間欠的に行うことができ、消費電力を低減することができる。
【００３０】
第３の発明は、
前記第１の発明又は第２の発明に記載の無線機であって、
前記第１の周期が、前記送信スロット及び受信スロットのスロット間隔であることを特徴とする無線機。
このような構成によれば、受信時のバッテリー電圧を検出することが容易になる。
【００３１】
第４の発明は、
前記第１の発明ないし第３の発明に記載の無線機であって、
前記受信時電圧特定部が、前記複数電圧検出部が第１の周期で検出した複数のバッテリー電圧の中から、最大値のバッテリー電圧を、前記受信スロットのタイミングで検出したバッテリー電圧として特定することを特徴とする無線機。
このような構成によれば、受信時のバッテリー電圧を検出することが容易になる。
【００３２】
第５の発明は、
前記第１の発明ないし第４の発明に記載の無線機であって、
前記受信時電圧特定部が特定した複数のバッテリー検出電圧を平均する平均化処理部を備え、該平均化処理部で算出した平均値をバッテリー検出電圧とすることを特徴とする無線機。
このような構成によれば、バッテリー電圧の短期的時間変動に影響されることを抑制できる。
【００３３】
第６の発明は、
前記第１の発明ないし第５の発明に記載の無線機であって、
前記バッテリー電圧を、該バッテリー電圧よりも小さい電圧値に分圧する分圧抵抗回路を備え、該分圧抵抗回路で分圧された電圧を、前記複数電圧検出部へ入力することを特徴とする無線機。
このような構成によれば、複数電圧検出部へ入力される電圧を、電源電圧であるバッテリー電圧以下にすることができる。
【００３４】
第７の発明は、
送信スロット及び受信スロットを用いて無線通信を行う無線機で使用されるバッテリー残量表示方法であって、
バッテリーの出力電圧であるバッテリー電圧を、第１の周期で複数検出する複数電圧検出ステップと、
前記複数電圧検出ステップで検出した複数のバッテリー電圧の中から、前記受信スロットのタイミングで検出したバッテリー電圧を特定する受信時電圧特定ステップと、
前記受信時電圧特定ステップで特定したバッテリー電圧に基づき、バッテリー残量を表示することを特徴とするバッテリー残量表示方法。
このような構成によれば、無線通信状態を認識して電圧検出する手段を設けなくても、受信時のバッテリー電圧を検出することができる。
【００３５】
第８の発明は、
前記第７の発明に記載のバッテリー残量表示方法であって、
前記複数電圧検出ステップを、前記第１の周期よりも長い第２の周期毎に行うことを特徴とするバッテリー残量表示方法。
このような構成によれば、複数電圧検出処理を間欠的に行うことができ、消費電力を低減することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１１：統制局、１２：基地局、１３：半固定型移動端末、１４：携帯型移動端末、１５：車載移動端末型、１６：データ伝送用ＰＣ、２１：バッテリー、２２：分圧抵抗回路、２３：ＣＰＵ、２４：ディスプレイ、２５：Ａ／Ｄポート、２６：１０ｓタイマ、２７：１０ｍｓタイマ。
【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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