JP4919073B2

JP4919073B2 - 無線通信システム

Info

Publication number: JP4919073B2
Application number: JP2007241772A
Authority: JP
Inventors: 好広池田; 秀二薫田
Original assignee: サクサ株式会社
Priority date: 2007-09-19
Filing date: 2007-09-19
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2027-09-19
Also published as: JP2009077000A

Description

本発明は、ガス漏れセンサや火災センサ等の情報を通報するセキュリティシステムなどに好適な無線通信システムに関する。

近年、火災報知や防犯などの用途で一般家庭やオフィスに設置された各種センサの出力信号を警備センタに自動通報するシステムとして、小電力セキュリティシステムが開発されている。

小電力セキュリティシステムは、一般に、警備センタと、電話回線を介して警備センタに接続された無線親機と、特定小電力無線回線を介して無線親機に接続されるとともに、各種センサ（火災センサ、ガス漏れセンサ等）が接続された複数の無線子機とから構成されている。

この小電力セキュリティシステムでは、１つの無線親機、及びそれに接続される複数の無線子機の各々に対して、１つの通信チャンネルが予め設定されており、その通信チャンネルを使用して無線子機から無線親機へのデータ送信が行われる。ここで、データ送信の開始時に使用チャンネルが既に使用中か否かを判別する所謂キャリアセンス方式は採用されていない。

この小電力セキュリティシステムにおいて、例えば火災が発生すると、火災センサが検知信号を無線子機に送出し、無線子機は火災を報知するための通信データを生成し、特定小電力無線回線を介して、法規制範囲内の最大の送信レベルで無線親機へ送信する。このとき、無線子機は、火災センサが検知信号を送出し続けている間、同じ通信データをフレーム毎に繰り返し送信し続ける。ただし、他の無線子機による通信データの送信を可能とするため、一定の間隔（例：２秒）を空けて一定時間（例：３秒）送信する。つまり、３秒間送信し続けた後に２秒間送信を休止する動作を繰り返す。無線親機は、無線子機からの通信データを受信し、電話回線を介して警備センタへ転送する。これにより、警備センタでは、転送された通信データの内容に基づいて火災等の緊急事態の発生を検知する（特許文献１参照）。

しかしながら、この小電力セキュリティシステムでは、送信休止期間があるため、警報動作の即応性に欠けるという問題がある。そこで、送信休止期間を設けずに連続的に通信データを送信することにより、警報動作の即応性を高めることが考えられる。

ところが、送信休止期間を設けず、連続的に通信データを送信する場合、以下の問題がある。小電力セキュリティシステムでは、無線親機及び複数の無線子機の使用チャンネルが特定の１チャンネルに設定されており、かつキャリアセンス方式が採用されていないため、無線親機からほぼ等距離に位置する複数の無線子機が同時に通信データを送信する場合があり、その場合には、それらの送信電波の無線親機における電界強度が同等となるため、それらの送信電波が干渉することで、無線親機がどの無線子機の通信データも受信できなくなる。

特開２００３−２２４４８２号公報（段落０００２）

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、それぞれが同一の通信チャンネルを用いてデータを所定時間続けて送信する複数の無線送信機と、それらの無線送信機から送信されたデータを受信する無線受信機とを有する無線通信システムにおいて、無線受信機からほぼ等距離に位置する複数の無線送信機が同時にデータを送信した場合でも、無線受信機にてどの無線送信機のデータも受信できなくなる事態を防止することである。

請求項１の発明は、それぞれが同一の通信チャンネルを用いてデータを所定時間続けて送信する複数の無線送信機と、前記無線送信機から送信されたデータを受信する無線受信機とを有する無線通信システムであって、一の無線送信機は前記データの送信出力レベルを前記所定時間所定のレベルになるように制御する第１の送信レベル制御手段を有し、他の無線送信機は前記データの送信出力レベルを前記所定時間内で一時的に前記所定のレベルより低いレベルになるように制御する第２の送信レベル制御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、前記第２の送信レベル制御手段は、前記所定時間内で周期的に送信出力レベルを変化させることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１記載の無線通信システムにおいて、前記第２の送信レベル制御手段は、前記所定時間の先頭にて前記所定のレベルより低いレベルになるように制御することを特徴とする。

［作用］
請求項１の発明によれば、複数の無線送信機が同時にデータを送信した場合、無線受信機は、前記他の無線送信機が送信出力レベルを所定のレベルより低くなるように制御している時間に、一の無線送信機から送信されたデータを受信する。
請求項２の発明によれば、複数の無線送信機が同時にデータを送信した場合、無線受信機は、一の無線送信機から送信されたデータを前記所定時間内で周期的に受信する。
請求項３の発明によれば、複数の無線送信機が同時にデータを送信した場合、無線受信機は、一の無線送信機がデータの送信を開始すると直ちに、一の無線送信機から送信されたデータを受信する。

本発明によれば、それぞれが同一の通信チャンネルを用いてデータを所定時間続けて送信する複数の無線送信機と、それらの無線送信機から送信されたデータを受信する無線受信機とを有する無線通信システムにおいて、無線受信機からほぼ等距離に位置する複数の無線送信機が同時にデータを送信した場合でも、無線受信機にてどの無線送信機のデータも受信できなくなる事態を防止することができる。

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。
図１は本発明の実施形態の無線通信システムの構成を示す図である。
この無線通信システムは、複数台の無線送信機１ａ，１ｂ，・・・と、１台の無線受信機３とからなる。

無線送信機１ａ，１ｂ，・・・には、火災センサ、ガス漏れセンサなどのような緊急事態を検知するセンサ２ａ，２ｂ，・・・が接続されている。無線受信機３は警報表示部４を備えている。また、無線送信機１ａ，１ｂ，・・・は無線受信機３からほぼ等距離の場所に配置されている。

無線送信機１ａ，１ｂ，・・・と、無線受信機３とは、小電力無線回線により、無線送信機１ａ，１ｂ，・・・が送信したデータを無線受信機３が受信可能である。ここで、無線送信機１ａ，１ｂ，・・・、及び無線受信機３は小電力セキュリティシステムの規格に適合したものであって、１つの通信チャンネルが予め設定されており、その通信チャンネルを使用して無線送信機１ａ，１ｂ，・・・から無線受信機３へのデータ送信を行う。

図２は無線送信機１ａの構成を示すブロック図である。無線送信機１ｂ等も同様に構成されている。無線送信機１ａは、制御部１１と、それぞれが制御部１１に接続されたＩ／Ｆ（インタフェース）部１２、送信部１３、操作部１４、及び表示部１５を備えている。Ｉ／Ｆ部１２にはセンサ２ａが接続され、送信部１３にはアンテナ１６が接続されている。

制御部１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有するマイクロコンピュータから構成され、無線送信機１ａ全体の制御等を行う。制御部１１は、送信部１３からアンテナ１６へ送出する小電力無線電波のレベル（強度）を制御する送信出力レベル制御部１１ａと、その送信出力レベルの制御に用いる情報を記憶するための送信出力レベル情報記憶部１１ｂとを有する。また、図示されていないが、データの送信に使用する通信チャンネルの番号を記憶するためのチャンネル情報記憶部を有する。

操作部１４は各種キーやスイッチからなり、ユーザがこの無線送信機１ａを操作するときに使用される。表示部１５はランプ等からなり、無線送信機１ａの動作状態等を表示する。

図３は無線受信機３の構成を示すブロック図である。無線受信機３は、制御部３１と、それぞれが制御部３１に接続された受信部３２、操作部３３、表示部３４、及び警報表示部４を備えている。受信部３２にはアンテナ３５が接続されている。

制御部３１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有するマイクロコンピュータから構成され、無線受信機３の全体の制御等を行う。また、図示されていないが、データの受信に使用する通信チャンネルの番号を記憶するためのチャンネル情報記憶部を有する。

受信部３２は、アンテナ３５で受信された小電力無線電波から通信データを分離し、制御部３１へ送出する。操作部３３は各種キーやスイッチからなり、ユーザがこの無線受信機３を操作するときに使用される。表示部３４はＬＣＤ等からなり、無線受信機３の動作状態等を表示する。警報表示部４はランプ、スピーカ等からなり、火災警報、ガス漏れ警報等を報知する。表示部３４が警報表示部４を兼用するように構成してもよい。

以上のように構成された無線通信システムにおいて、無線送信機１ａ，１ｂ，・・・のどれか一つに接続されているセンサ２ａ，２ｂ，・・・が火災やガス漏れ等を検知し、検知信号を生成すると、その検知信号はＩ／Ｆ部１２を通して制御部１１へ送られる。制御部１１は、受信した検知信号に基づいて小電力無線の通信データを作成し、送信部１３へ出力する。このとき、制御部１１内の送信レベル制御部１１ａは、送信レベル情報記憶部１１ｂに記憶されている送信出力レベル制御情報（詳細は後述）を読み出し、それに基づいて送信部１３に対し、送信出力レベル制御信号を出力する。送信部１３は、制御部１１から受け取った通信データを、制御部１１から受け取った送信出力レベル制御信号に対応する送信出力レベルに増幅し、アンテナ１６へ送出する。

無線受信機３では、無線送信機１ａ，１ｂ，・・・のどれかから送信された通信データを載せた小電力無線電波がアンテナ３５で受信され、受信部３２で通信データが分離され、制御部３１へ送られる。制御部３１は通信データを解析し、その結果を警報表示部４にて報知するための信号を生成し、警報表示部４へ出力する。警報表示部４は、入力された信号に基づいて、火災やガス漏れ等の緊急事態の内容、及びそれを検知したセンサがどの無線送信機に接続されたものであるのかを示すランプの表示や音声の出力を行う。これにより、無線受信機３の周囲にいる人は、緊急事態の種類及びその発生場所を知ることができる。

ここで、本実施形態の無線通信システムでは、無線送信機１ａ，１ｂ，・・・に接続されているセンサ２ａ，２ｂ，・・・のうち、複数のセンサが同時に検知信号を生成し、複数の無線送信機が同時に通信データを送信した結果、それらの送信電波が干渉することで、無線受信機がどの無線送信機の通信データも受信できなくなることを防止するため、複数の無線送信機１ａ，１ｂ，・・・の送信出力レベルを以下のように制御している。

図４は図１の無線通信システムの無線送信機の総数が２の場合の例であり、無線送信機１ａ，１ｂに接続されているセンサ２ａ，２ｂが同時に検知信号を生成しているときの送信出力レベル、及び無線受信機３の受信可能／不可能状態の時間的変化を示している。

センサ２ａ，２ｂが同時に検知信号を生成すると、図４に示すように、無線送信機１ａ，１ｂは、それぞれフレーム毎に同じ通信データを生成し、センサ２ａ，２ｂが検知信号を生成している間、繰り返し送信する。ここでは、フレーム番号Ｆ１〜Ｆ８までを図示した。

この繰り返し送信動作の間、無線送信機１ａの送信部１３の送信出力レベルは、法規制範囲内の最大レベルＨに設定する。一方、無線送信機１ｂの送信出力レベルは、先頭の送信フレームＦ１で最大レベルＨに設定し、第２〜第３送信フレームで送信出力レベルをＬ（例えばＨの６０％）に低下させ、以後２個の送信フレーム毎に交互にレベルＨ及びＬに設定している。

この結果、無線受信機３では、無線送信機１ａ，１ｂの双方の送信出力レベルがＨの送信フレーム（Ｆ１，Ｆ４，Ｆ５等）では、双方の送信電波が干渉するため、いずれの通信データも受信できないが（図の×）、無線送信機１ｂの送信出力レベルがＬの送信フレーム（Ｆ２，Ｆ３，Ｆ６，Ｆ７）では、無線送信機１ａからの送信出力レベルの方が高いため、双方の送信電波は干渉せず、無線送信機１ａから送信された通信データを受信することができる（図の○）。従って、無線送信機１ａに接続されているセンサ２ａの検知対象を最も緊急性の高い緊急事態（例：火災）に設定しておけば、その緊急事態を確実に検知することができる。

図５は、図４における無線送信機１ｂの送信フレームのタイミングが１フレーム期間の略半分遅れた場合を示す。この場合、無線受信機３はフレーム番号Ｆ３，Ｆ７の通信フレームデータを受信することができる。

図６は図１の無線通信システムの無線送信機の総数が３の場合の例であり、無線送信機１ａ，１ｂ，１ｃ（１ｃは図示せず）に接続されているセンサ２ａ，２ｂ，２ｃ（２ｃは図示せず）が同時に検知信号を生成しているときの送信出力レベル、及び無線受信機３の受信可能／不可能状態の時間的変化を示している。

センサ２ａ，２ｂ，２ｃが同時に検知信号を生成すると、図６に示すように、無線送信機１ａ，１ｂ，１ｃは、それぞれフレーム毎に同じ通信データを生成し、センサ２ａ，２ｂ，２ｃが検知信号を生成している間、繰り返し送信する。ここでは、フレーム番号Ｆ１〜Ｆ１５までを図示した。

この繰り返し送信動作の間、無線送信機１ａの送信部１３の送信出力レベルは、法規制範囲内の最大レベルＨの一定値に設定される。一方、無線送信機１ｂの送信出力レベルは、先頭の送信フレームＦ１で最大レベルＨに設定し、第２〜第５送信フレームで送信出力レベルをＬに低下させ、以後は１個の送信フレームをＨに設定した後に４個の送信フレームをＬに設定する動作を繰り返す。また、無線送信機１ｃの送信出力レベルは、先頭の送信フレームＦ１で最大レベルＨに設定し、第２〜第７送信フレームで送信出力レベルをＬに低下させ、以後は１個の送信フレームをＨに設定した後に６個の送信フレームをＬに設定する動作を繰り返す。

この結果、無線受信機３では、無線送信機１ｂ又は１ｃの少なくとも一方の送信出力レベルがＨの送信フレーム（Ｆ１，Ｆ６，Ｆ８，Ｆ１１、Ｆ１５等）においては、無線送信機１ａと１ｂ又は１ｃの送信電波が干渉し、いずれの通信データも受信できないが（図の×）、無線送信機１ｂ及び１ｃの送信出力レベルがＬの送信フレーム（Ｆ２〜Ｆ５，Ｆ７，Ｆ９〜Ｆ１０、Ｆ１２〜Ｆ１４）では、送信電波が干渉しないため、無線送信機１ａから送信された通信データを受信できる（図の○）。

図７は、図６における無線送信機１ｂ及び１ｃの送信フレームのタイミングがそれぞれ１フレーム期間の略半分及び３個半遅れた場合を示す。この場合、無線受信機３はフレーム番号Ｆ５，Ｆ８〜Ｆ９、Ｆ１３〜Ｆ１５の通信データを受信することができる。

図８は、図１の無線通信システムの無線送信機の総数が３の場合であり、無線送信機１ａ，１ｂ，１ｃに接続されているセンサ２ａ，２ｂ，２ｃが同時に検知信号を生成しているときの送信出力レベル、及び無線受信機３の受信可能／不可能状態の時間的変化の別の例である。

この図において、無線送信機１ａの送信出力レベルの時間的変化は図６と同じである。一方、無線送信機１ｂ，１ｃについては、図６の先頭フレームのレベルＨを削除するとともに、１フレーム進めたものと言える。つまり、無線送信機１ｂでは、４フレームをレベルＬにした後に次の１フレームをレベルＨにする動作を繰り返し、無線送信機１ｃでは、６フレームをレベルＬにした後に次の１フレームをレベルＨにする動作をそれぞれの先頭の送信フレームから繰り返す。

この結果、無線受信機３では、無線送信機１ｂ及び１ｃの送信出力レベルがＬの送信フレーム（Ｆ１〜Ｆ４，Ｆ６，Ｆ８〜Ｆ９、Ｆ１１〜Ｆ１３）で、無線送信機１ａから送信された通信データを受信できる（図の○）。つまり、図６よりも１フレーム期間早いタイミングで受信できることになるから、より早く警報を発することができる。

次に、図１の無線通信システムを構成する無線送信機が１ａ，１ｂ，１ｃの３台であり、かつ無線送信機１ｂ，１ｃの送信出力レベルをＨ、Ｍ、Ｌの３段階に変化させる場合について説明する。ここで、Ｈは法規制範囲内の最大レベル、Ｍ、Ｌは例えばそれぞれＨの８０％、６０％である。また、図６〜図８では、３台の無線送信機が１ａ，１ｂ，１ｃに接続されているセンサ２ａ，２ｂ，２ｃが同時に検知信号を生成しているときの動作を示したが、以下の動作例ではセンサ２ａ，２ｂ，２ｃのうち検知信号を生成していないセンサがある場合についても説明する。

図９に示すように、３台の無線送信機１ａ，１ｂ，１ｃのそれぞれがセンサ２ａ，２ｂ，２ｃの検知信号に応じてデータ送信を行う組み合わせのパターンは７通りである。この図において、○はデータ送信を行っている状態を示し、×は行っていない状態を示す。

この図のパターンＰ１は３台の無線送信機が１ａ，１ｂ，１ｃがデータ送信を行うパターン、Ｐ２〜Ｐ４は３台のうち２台の無線送信機がデータ送信を行うパターン、Ｐ５〜Ｐ７は１台の無線送信機のみがデータ送信を行うパターンである。これらのパターンのうち、パターンＰ５〜Ｐ７では電波干渉は起こらないため、無線送信機から送信されたデータは確実に無線受信機３で受信される。従って、以下、パターンＰ１〜Ｐ４の場合について説明する。

図１０〜図１３は、無線送信機が１ａ，１ｂ，１ｃそれぞれパターンＰ１〜Ｐ４で動作する場合の無線送信機１ａ，１ｂ，１ｃの送信出力レベル、及び無線受信機３の受信可能／不可能状態の時間的変化を示している。

このように無線送信機１ｂ，１ｃのレベルを３段階に変化させると、図１３に示されているパターンＰ４、即ち送信出力レベルが常時Ｈである無線送信機１ａがデータ送信を行わないときに、２段階に変化させた場合と比べて、無線受信機３がデータを受信できるフレーム数が増えることになる。

以上のように、本発明の実施形態の通信システムによれば、無線受信機３から等距離に配置されている複数の無線送信機１ａ，１ｂ等がそれぞれのセンサ２ａ，２ｂ等の検知信号に基づいて、同時に通信データを連続送信した場合でも、無線受信機３は、そのうち１台の無線送信機から送信された通信データを確実に受信することができるため、警報動作の即応性及び確実性が向上する。

なお、以上の説明では、無線受信機３にて警報表示を行っているが、無線受信機３を電話回線で警備センタに接続し、その警備センタにも通報するように構成してもよい。

本発明の実施形態の無線通信システムの構成を示す図である。図１の無線送信機の構成を示すブロック図である。図１の無線受信機の構成を示すブロック図である。無線送信機の台数が２の場合のそれらの送信出力レベル及び無線受信機の受信可能／不可能状態の時間的変化を示す図である。図４の１台の無線送信機の送信フレームのタイミングが遅れた場合を示す図である。無線送信機の台数が３の場合のそれらの送信出力レベル及び無線受信機の受信可能／不可能状態の時間的変化の一例を示す図である。図６の２台の無線送信機の送信フレームのタイミングが遅れた場合を示す図である。無線送信機の台数が３の場合のそれらの送信出力レベル及び無線受信機の受信可能／不可能状態の時間的変化の別の例を示す図である。３台の無線送信機によるデータ送信の有無の組み合わせのパターンを示す図である。３台の無線送信機が図９のパターンＰ１で動作する場合の３台の無線送信機の送信出力レベル、及び無線受信機の受信可能／不可能状態の時間的変化を示す図である。３台の無線送信機が図９のパターンＰ２で動作する場合の３台の無線送信機の送信出力レベル、及び無線受信機の受信可能／不可能状態の時間的変化を示す図である。３台の無線送信機が図９のパターンＰ３で動作する場合の３台の無線送信機の送信出力レベル、及び無線受信機の受信可能／不可能状態の時間的変化を示す図である。３台の無線送信機が図９のパターンＰ４で動作する場合の３台の無線送信機の送信出力レベル、及び無線受信機の受信可能／不可能状態の時間的変化を示す図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ・・・無線送信機、３・・・無線受信機、４・・・警報表示部、１１・・・制御部、１３・・・送信部。

Claims

それぞれが同一の通信チャンネルを用いてデータを所定時間続けて送信する複数の無線送信機と、前記無線送信機から送信されたデータを受信する無線受信機とを有する無線通信システムであって、
一の無線送信機は前記データの送信出力レベルを前記所定時間所定のレベルになるように制御する第１の送信レベル制御手段を有し、他の無線送信機は前記データの送信出力レベルを前記所定時間内で一時的に前記所定のレベルより低いレベルになるように制御する第２の送信レベル制御手段を有することを特徴とする無線通信システム。
請求項１記載の無線通信システムにおいて、
前記第２の送信レベル制御手段は、前記所定時間内で周期的に送信出力レベルを変化させることを特徴とする無線通信システム。
請求項１記載の無線通信システムにおいて、
前記第２の送信レベル制御手段は、前記所定時間の先頭にて前記所定のレベルより低いレベルになるように制御することを特徴とする無線通信システム。