JP4844745B2 - 無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、それぞれが共通の複数の周波数チャネルの中から選択した任意の周波数チャネルを用いて無線通信を行う一対の無線通信機を備えた無線通信システムに関し、特に、特定小電力無線を用いてセキュリティデータの通信を行う無線通信システムに用いて好適な無線通信システムに関する。

ガス漏れセンサなどで検出したセキュリティ情報を無線子機から無線親機へ特定小電力無線で送信し、無線親機から公衆回線経由でセンタ装置へ伝送する小電力セキュリティ無線システムがある（特許文献１参照）。

ところで、無線通信における最大の障害は妨害電波であり、無線子機が電波を送信したときに妨害電波が存在すると、無線親機は無線子機からのセキュリティ情報を正常に受信できない。そこで、図１２に示すように、予め送信側の無線子機と受信側の無線親機との間で使用する複数の周波数チャネル（ここでは１〜１０チャネル）を定めておき、送信側と受信側とがそれらの周波数チャネルを同一の順番（１、２、３、・・・１０チャネル）で選択して送信、受信を行うことにより、妨害電波の影響を回避できるようにした無線通信システムがある（特許文献２参照）。

このような無線通信システムでは、図１２にて「受信ズレ０」の欄に示すように、送信側と受信側が同一の周波数チャネルを選択するタイミングが一致していれば、網かけで示すように、順次切換えた全チャネルで互いの周波数チャネルが一致する。しかし、図１２にて「受信ズレ１〜９」として示すように、送信側と受信側の時計の時刻のズレなどにより、送信側と受信側が同一の周波数チャネルを選択するタイミングが一致せずにずれた場合、互いの周波数チャネルがいつまでも一致しなくなる。つまり、図１２の場合、ズレ量０〜９の１０通りのズレに対し、周波数チャネルが一致するのは、ズレ量が０の場合のみであるから、周波数チャネルが一致する確率は１０％に過ぎない。

そこで、文献に記載されたものではないが、図１３に示すように、送信側の周波数チャネルを昇順（チャネル１、２、３、・・・１０）に切換えるとともに、受信側の周波数チャネルを降順（チャネル１０、９、８、・・・１）に切換えることにより、ズレ量が奇数の場合に周波数チャネルが一致するようにして、一致する確率を５０％に向上させた無線通信システムがある。

しかしながら、セキュリティ情報という緊急で重要な情報を伝送するシステムにとって５０％という確率は不十分であり、１００％に近くすることが望ましい。

特開平６−２９１７２３号公報 特開平１１−１１３０４５号公報

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、それぞれが共通の複数の周波数チャネルの中から選択した任意の周波数チャネルを用いて無線通信を行う一対の無線通信機を備えた無線通信システムにおいて、送信側と受信側とが周波数チャネルを切換えるときに、互いの周波数チャネルが一致する確率を向上させることである。

請求項１の発明は、それぞれが共通の複数の周波数チャネルの中から選択した任意の周波数チャネルを用いて無線通信を行う一対の無線通信機を備えた無線通信システムにおいて、一方の無線通信機は、前記複数の周波数チャネルを所定の順序で切換えて送信部に設定する送信チャネル切換え手段を有し、他方の無線通信機は、前記複数の周波数チャネルを１以上の飛び数で前記送信チャネル切換え手段と同順に切換えて受信部に設定する受信チャネル切換え手段を有することを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１記載の無線通信システムにおいて、前記他方の無線通信機は、設定された周波数チャネルの異なる二つの受信部を有することを特徴とする。

（作用）
請求項１に係る発明によれば、一方の無線通信機は複数の周波数チャネルを所定の順序で切換えて送信部に設定し、他方の無線通信機は前記複数の周波数チャネルを１以上の飛び数で前記送信チャネル切換え手段とは同順に切換えて受信部に設定する。
請求項２に係る発明によれば、他方の無線通信機は前記複数の周波数チャネルを１以上の飛び数で前記送信チャネル切換え手段と同順に切換え、かつ互いに異なる周波数チャネルを二つの受信部に設定する。

本発明によれば、それぞれが共通の複数の周波数チャネルの中から選択した任意の周波数チャネルを用いて無線通信を行う一対の無線通信機を備え、送信側と受信側とが周波数チャネルを切換えるときに、互いの周波数チャネルが一致する確率を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１に示すように、本発明の第１の実施形態の無線通信システムは無線子機１と、無線親機２と、ガス漏れセンサなどのセンサ３とを備えている。無線子機１と無線親機２とは特定小電力無線電波を用いて通信を行う。無線親機２は、図示しない携帯電話モデム及び交換機を介してセンタ装置に接続される。なお、ここでは、無線子機１は１台のみであるが、無線子機１を複数台設けてもよい。

無線子機１は、この無線子機全体の制御等を行う制御部１１と、制御部１１に接続され、無線親機２に対し、アンテナ１３から特定小電力無線電波を用いたデータ送信を行う送信部１２とを備えている。

無線親機２は、この無線親機全体の制御等を行う制御部２１と、制御部２１に接続され、無線子機１から特定小電力無線電波により送信されたデータをアンテナ２３経由で受信する受信部２２とを備えている。

無線子機１の制御部１１、無線親機２の制御部２１は、ともにＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータからなり、それぞれ図示しないクロック生成部で生成された基準クロックをカウントして時刻情報を生成する。ここで、無線子機１の時刻情報と、無線親機２の時刻情報とは、無線子機１及び無線親機２を設置するときに時刻合わせが行われる。しかし、その後は個々に基準クロックをカウントして時刻情報を生成するので、無線子機１と無線親機２との設置環境の温度差などによりズレが発生することがある。

無線子機１の制御部１１は、送信部１２の周波数チャネルを設定するための送信チャネル設定カウンタ１１ａを備えている。また、無線親機２の制御部２１は、受信部２２の周波数チャネルを設定するための受信チャネル設定カウンタ２１ａを備えている。

以上の構成を有する無線通信システムの動作を説明する。
センサ３の検知信号が無線子機１の制御部１１に入力されると、制御部１１は送信チャネル設定カウンタ１１ａに送信部１２の送信チャネルを設定するとともに、検知信号に対応するセキュリティ情報（電文）を送信部１２へ出力する。送信部１２は、設定された送信チャネルの無線電波に電文を載せて、アンテナ１３から送信する。ここで、送信部１２の送信チャネルはチャネル１、２、・・・ｎの順（昇順）に設定される。つまり、チャネル１を使用した送信、チャネル２を使用した送信、・・・チャネルｎを使用した送信を順に行う。さらに、このｎ個のチャネルの順次の送信を所定の回数（例、３回）繰り返す。

これに対し、無線親機２の受信部２２の受信周波数チャネルは、無線子機１の送信チャネルと同順（昇順）であり、かつ飛び数を１にしている。つまり、チャネル１、３、・・・、２、４、・・・を使用した受信を順次行う。そして、このｎ個のチャネルの順次の受信を繰り返し常時行う。

図２〜９は、それぞれｎが３〜８、１０、１２の場合の送信チャネル、受信チャネル、送受信チャネル間のズレ、送受信チャネルの一致の有無、一致する確率を本実施形態及び従来システム（受信チャネルを送信チャネルと逆順に切換えたもの）について示す図である。以下、順に説明する。

図２に示すように、ｎ＝３の場合、無線子機１は、図２に「送信チャネル」と記載されている欄の下に示されているとおり、チャネル１、２、３の順に送信を行う動作を所定の回数繰り返す。これに対し、無線親機２は、図２に「飛び」と記載されている欄の右に示す受信チャネルを用いて、順次受信を行う動作を常時繰り返す。ここで、無線子機１と無線親機２の時刻ズレが小さい時には、「受信ズレ」が「０」の欄に示されているように、チャネル１、３、２の順に受信するが、時刻がずれて「受信ズレ」が「１」になった場合はチャネル２、１、３の順に受信し、「受信ズレ」が「２」になった場合はチャネル３、２、１の順に受信する。

ここで、図２に網かけで示すように、「受信ズレ」が「０」の場合はチャネル１、「受信ズレ」が「１」の場合はチャネル３、「受信ズレ」が「２」の場合はチャネル２で、一順のチャネル切換えの間に一回送信チャネルと受信チャネルとが一致する（図の「hit/loop」＝１）。つまり、受信ズレがどのような値であっても、送信チャネル切換えの周期内に一致するため、一致する確率（図２の「hit_ rate」）は１００％となる。これに対し、従来システムの場合は、「受信ズレ」が「０」の場合はチャネル２、「受信ズレ」が「１」の場合はチャネル１、「受信ズレ」が「２」の場合はチャネル３で、送信チャネルと受信チャネルとが一致するから、一致する確率は１００％となる。つまり、ｎ＝３の場合は、従来システム、本実施形態ともに１００％である。

ｎ＝４（図３）の場合は、従来システムの５０％に対し、本実施形態は７５％であるから、２５％アップしている。ｎ＝５（図４）の場合は、ｎ＝３の場合と同様、従来システム、本実施形態ともに１００％である。ｎ＝６（図５）の場合は、従来システムの５０％に対し、本実施形態は８３％であるから、３３％アップしている。ｎ＝７（図６）の場合は、ｎ＝３、５の場合と同様、従来システム、本実施形態ともに１００％である。ｎ＝８（図７）の場合は、従来システムの５０％に対し、本実施形態は８８％であるから、３８％アップしている。ｎ＝１０（図８）の場合は、従来システムの５０％に対し、本実施形態は９０％であるから、４０％アップしている。ｎ＝１２（図９）の場合は、従来システムの５０％に対し、本実施形態は９２％であるから、４２％アップしている。

以上により、ｎが奇数の場合は、従来システム、本実施形態ともに１００％であり、確率に差異はない。これに対し、ｎが偶数の場合は、従来システムでは５０％に固定されているのに対し、本実施形態では７５％以上であり、かつｎが大きくなるに従って大きな値となる。つまり、ｎを偶数とし、かつ切換えるチャネル数が多くなる程、従来システムに対する確率アップの効果が大きくなる。

このように、本発明の第１の実施形態の無線通信システムによれば、送信側はチャネル１、２、・・・ｎの順（昇順）に切換え、受信側は送信側と同じ昇順であり、かつ飛び数を１にして切換えることにより、互いの周波数チャネルが一致する確率を７５％以上にすることができる。

なお、上記実施形態では、送信チャネルを低い方から高い方へと昇順に切換えているが、逆に高い方から低い方へと降順に切換えてよい。また、チャネル１〜ｎが周波数順に並べたものでなくてもよい。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態は、ｎが偶数の場合の確率を１００％にすることのできる無線通信システムである。図１０は本実施形態の無線通信システムの構成を示す図である。この図において、図１と同一の構成要素には図１と同じ符号を付した。

本実施形態において、無線子機１とセンサ３の構成及び動作は第１の実施形態と同じである。これに対し、無線親機４は、この無線親機全体の制御等を行う制御部４１、並びに制御部４１に接続され、無線子機１から特定小電力無線電波により送信されたデータをそれぞれアンテナ４４、４５経由で受信する第１の受信部４２、第２の受信部４３を備えている。制御部４１のＲＯＭには、それぞれが第１、第２の受信部４２、４３の周波数チャネルを設定するための第１、第２の受信チャネル設定カウンタ４１ａ、４１ｂが設けられている。

以上の構成を有する無線通信システムにおいて、センサ３の検知信号が無線子機１の制御部１１に入力され、無線子機１からセキュリティ情報を送信するときに、送信部１２の送信チャネルをチャネル１、２、・・・ｎの順（昇順）に切換えることは第１の実施形態と同じである。これに対し、無線親機４では、アンテナ４４、４５の受信信号はそれぞれ第１の受信部４２、第２の受信部４３に入力される。ここで、第１、第２の受信部４２、４３の受信周波数チャネルは、制御部４１により、それぞれ第１、第２の受信チャネル設定カウンタ４１ａ、４１ｂに基づいて、無線子機１の送信チャネルと同順（昇順）であり、かつ飛び数を１にしている。ただし、第１の受信部４２の受信チャネルと、第２の受信部４３の受信チャネルとが異なるように設定している。

図１１はｎ＝６の場合の送信チャネル、受信チャネル、送受信チャネル間のズレ、送受信チャネルの一致の有無、一致する確率を示す図である。ここで、Ａ〜Ｆはそれぞれズレが０〜５の場合である。便宜上、第１の実施形態（図５）とは反対に送信チャネルがずれたものとして記載した。また、ここでは、第１の受信部４２の受信チャネルに対し、第２の受信部４３の受信チャネルを切換え周期の１／６進めている。

この図と図５（第１の実施形態）とを比較すると、図５の場合はズレが３のときに送信チャネルと受信チャネルとが一致しないため確率が８３％止まりであるが、本実施形態では、ズレが３のとき、第１の実施形態の受信部２２と同じ受信チャネル設定である第１の受信部４２では、送信チャネルと受信チャネルとが一致しないが、異なる受信チャネル設定である第２の受信部４３では、送信チャネルと受信チャネルとが一致するため、第１、第２の受信部４２、４３の双方を合わせれば確率１００％となる。図１１Ａ〜Ｆより、ズレが０〜５の全ての場合について、確率１００％となることが分かる。

このように、本実施形態によれば、受信部を２つ設けるとともに、その受信周波数チャネル異ならせることにより、チャネル数が偶数の場合において、送受信チャネル間のズレがどのような値になっても、送信チャネルと受信チャネルとが必ず一致する。このため、確実な情報伝送が要求されているセキュリティ情報の伝送システムに極めて有効である。

本発明の第１の実施形態の無線通信システムの構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態においてｎが３の場合の送、受信チャネル及びそのズレ、送、受信チャネルの一致の有無、一致する確率を示す図である。 本発明の第１の実施形態においてｎが４の場合の送、受信チャネル及びそのズレ、送、受信チャネルの一致の有無、一致する確率を示す図である。 本発明の第１の実施形態においてｎが５の場合の送、受信チャネル及びそのズレ、送、受信チャネルの一致の有無、一致する確率を示す図である。 本発明の第１の実施形態においてｎが６の場合の送、受信チャネル及びそのズレ、送、受信チャネルの一致の有無、一致する確率を示す図である。 本発明の第１の実施形態においてｎが７の場合の送、受信チャネル及びそのズレ、送、受信チャネルの一致の有無、一致する確率を示す図である。 本発明の第１の実施形態においてｎが８の場合の送、受信チャネル及びそのズレ、送、受信チャネルの一致の有無、一致する確率を示す図である。 本発明の第１の実施形態においてｎが１０の場合の送、受信チャネル及びそのズレ、送、受信チャネルの一致の有無、一致する確率を示す図である。 本発明の第１の実施形態においてｎが１２の場合の送、受信チャネル及びそのズレ、送、受信チャネルの一致の有無、一致する確率を示す図である。 本発明の第２の実施形態の無線通信システムの構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態においてｎが６の場合の送、受信チャネル及びそのズレ、送、受信チャネルの一致の有無、一致する確率を示す図である。 従来の無線通信システムにおいて送、受信チャネルを同順に切換えた場合の送、受信チャネル及びそのズレ、送、受信チャネルの一致の有無、一致する確率を示す図である。 従来の無線通信システムにおいて送、受信チャネルを逆順に切換えた場合の送、受信チャネル及びそのズレ、送、受信チャネルの一致の有無、一致する確率を示す図である。

符号の説明

１・・・無線個機、２・・・無線親機、１１，２１，４１・・・制御部、１１ａ・・・送信チャネル設定カウンタ、１２・・・送信部、２１ａ・・・受信チャネル設定カウンタ、２２・・・受信部、４１ａ・・・第１の受信チャネル設定カウンタ、４１ｂ・・・第１の受信チャネル設定カウンタ、４２・・・第１の受信部、４３・・・第２の受信部。

Claims (2)

1. それぞれが共通の複数の周波数チャネルの中から選択した任意の周波数チャネルを用いて無線通信を行う一対の無線通信機を備えた無線通信システムにおいて、
   一方の無線通信機は、前記複数の周波数チャネルを所定の順序で切換えて送信部に設定する送信チャネル切換え手段を有し、他方の無線通信機は、前記複数の周波数チャネルを１以上の飛び数で前記送信チャネル切換え手段と同順に切換えて受信部に設定する受信チャネル切換え手段を有することを特徴とする無線通信システム。
2. 請求項１記載の無線通信システムにおいて、
   前記他方の無線通信機は、設定された周波数チャネルの異なる二つの受信部を有することを特徴とする無線通信システム。

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