JP5302877B2 - 無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、複数の無線局からなる無線通信システムに関し、特に各無線局が電池を電源として動作する無線通信システムに関するものである。

我が国で使用する無線局については、占有周波数帯幅や隣接チャンネル漏洩電力などの使用電波の特性（ＲＦ特性）が電波法の規定を満たしていなくてはならない。また、電波法では使用目的ごとに異なる規格（通信規格）が規定されている。例えば、電波法第４条ただし書きにおいて免許を要しない無線局の一つとして規定される「小電力無線局」には、「コードレス電話の無線局」、「特定小電力無線局」、「小電力セキュリティシステム」、「小電力データ通信システムの無線局」などがあり、それぞれの無線局の無線設備について同法施行規則の設備規則によって規格が規定されている。

従来、電池を電源として動作する複数の無線局からなる無線通信システムとして特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に記載されている従来システムでは、各無線局が間欠的に受信回路を起動して所望の電波（他の無線局が送信した無線信号）を受信できるか否かをチェックし、当該電波が捉えられなければ直ちに受信回路を停止して待機状態に移行することで平均消費電力を大幅に低減している。

しかしながら、上述のように間欠受信動作を行うと、本来受信しなければならない無線信号を受信するタイミングが受信回路の間欠受信間隔の分だけ遅延することになる。したがって、消費電力の低減を目的として単純に間欠受信間隔を伸ばすことはできない。

そこで本発明者は、数時間乃至数十時間の周期で送信される同期信号を受信した各無線局が当該同期信号に同期して間欠受信間隔をカウントすることにより、何れかの無線局が送信した無線信号を他の無線局が受信できるまでの遅延時間を短くするようにした無線通信システムを考案した。

特開２００８−１７６５１５号公報

ところで、各無線局が間欠受信間隔のカウントに使用する信号発生器（クロックジェネレータ）の周波数安定度（周波数偏差）がおよそ±５０ｐｐｍであり、同期信号の信号幅を２．８秒とすれば、約７．８時間で同期外れが生じてしまう虞があった。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、間欠受信間隔をカウントするタイマ手段の時間ずれに起因した同期外れを防ぐことができる無線通信システムを提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、複数の無線局からなり、これら複数の無線局間で電波を媒体とする無線信号を送受信する無線通信システムであって、各無線局は、無線信号を送信する送信手段と、無線信号を受信する受信手段と、所定のイベントが発生したときに送信手段を起動し、所定の送信期間に前記イベントに対応したメッセージ
を含む無線信号を送信させるとともに所定の休止期間に無線信号の送信を休止させる動作を交互に繰り返し且つ前記イベントが発生していないときには送信手段を停止させる送信制御手段と、一定の間欠受信間隔を繰り返しカウントするタイマ手段と、タイマ手段による間欠受信間隔のカウント中は受信手段を停止させ、タイマ手段による間欠受信間隔のカウントが完了する度に受信手段を起動する受信制御手段と、電池を電源として各手段の動作電源を供給する給電手段とを備え、受信制御手段は、受信手段で同期信号を受信した場合にタイマ手段による間欠受信間隔のカウントを中止させるとともに、当該同期信号の終了時点から一定の待機時間が経過した時点でタイマ手段による間欠受信間隔のカウントを再開させ、送信制御手段は、前記イベントが発生した場合、タイマ手段による間欠受信間隔のカウントが完了する時点と重なる前記送信期間に送信手段から無線信号を送信させる無線通信システムにおいて、複数の無線局のうちの特定の無線局の送信制御手段は、タイマ手段による間欠受信間隔のカウントが一定回数完了する毎に送信手段から前記同期信号を送信させ、前記特定の無線局を除く他の無線局は、受信手段で同期信号を受信したときに当該同期信号の受信タイミングとタイマ手段がカウントする間欠受信間隔との時間ずれを検出する時間ずれ検出手段を備え、当該他の無線局の送信制御手段は、時間ずれ検出手段で検出した時間ずれの情報を含む無線信号を前記特定の無線局に宛てて送信させ、当該特定の無線局の送信制御手段は、他の無線局から受け取った時間ずれの情報に基づいて同期信号の時間幅若しくは前記一定回数を調整することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、同期信号を送信する特定の無線局を除く他の無線局が備える時間ずれ検出手段によって同期信号の受信タイミングとタイマ手段がカウントする間欠受信間隔との時間ずれを検出し、さらに当該他の無線局から特定の無線局に対して時間ずれの情報を送信するとともに、当該特定の無線局の送信制御手段は、他の無線局から受け取った時間ずれの情報に基づいて同期信号の時間幅若しくは前記一定回数を調整するので、間欠受信間隔をカウントするタイマ手段の時間ずれに起因した同期外れを防ぐことができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記特定の無線局の送信制御手段は、他の無線局における時間ずれが所定のしきい値を超えたときに前記一定回数を減少させることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記特定の無線局の送信制御手段は、他の無線局における時間ずれが所定のしきい値を超えたときに同期信号の時間幅を伸長することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記特定の無線局の送信制御手段は、他の無線局に宛てて無線信号を送信する送信期間を、当該他の無線局における時間ずれに応じてシフトさせることを特徴とする。

本発明によれば、間欠受信間隔をカウントするタイマ手段の時間ずれに起因した同期外れを防ぐことができる。

本発明の実施形態における火災警報器（親局及び子局）のブロック図である。 同上における無線信号のフレームフォーマットである。 同上の待機状態から火災連動状態へ遷移する動作を説明するためのフローチャートである。 同上の連動鳴動状態から連動停止状態へ遷移する動作を説明するためのタイムチャートである。 同上の連動鳴動状態から連動停止状態へ遷移する動作を説明するためのタイムチャートである。 同上の火災連動状態から待機状態へ遷移する動作を説明するためのタイムチャートである。 同上の火災連動状態における動作を説明するためのタイムチャートである。 同上における時間ずれ検出手段の動作説明図である。 同上における時間ずれ検出手段の動作説明図である。 同上における時間ずれ検出手段の動作説明図である。 同上における補正手段の動作説明図である。 同上における補正手段の動作説明図である。 同上における補正手段の動作説明図である。

以下、火災を感知して警報音を鳴動するとともに電波を媒体とし且つ火災感知メッセージを含む無線信号を送信する火災警報器を無線局とした無線通信システム（火災警報システム）に本発明の技術思想を適用した実施形態について説明する。

図１は本実施形態のシステム構成図であり、複数台（図示は２台のみ）の火災警報器ＴＲで火災警報システムが構成されている。なお、以下の説明では、火災警報器ＴＲを個別に示す場合は火災警報器ＴＲ１，ＴＲ２，…，ＴＲｎと表記し、総括して示す場合は火災警報器ＴＲと表記する。

火災警報器ＴＲは、アンテナ３から電波を媒体とした無線信号を送信するとともに他の火災警報器ＴＲが送信した無線信号をアンテナ３で受信する無線送受信部２と、音（ブザー音や音声メッセージなど）による火災警報（以下、「警報音」と呼ぶ。）を報知（スピーカから鳴動）する警報部５と、マイコンや書換可能な不揮発性の半導体メモリなどからなるメモリ部１ａを主構成要素とし火災感知部４で火災を感知したときに警報部５に警報音を鳴動させるとともに他の火災警報器ＴＲに対して火災警報を報知させるための火災警報メッセージを含む無線信号を無線送受信部２より送信させる制御部１と、後述するように警報音の鳴動を停止するための操作入力などを受け付ける操作入力受付部６と、乾電池等の電池を電源として各部に動作電源を供給する電池電源部７とを具備している。操作入力受付部６は１乃至複数のスイッチ（例えば、押釦スイッチ）を有しており、スイッチが操作されることで各スイッチに対応した操作入力を受け付けるとともに当該操作入力に対応した操作信号を制御部１に出力する。なお、各火災警報器ＴＲ１，ＴＲ２，…には固有の識別符号が割り当てられてメモリ部１ａに格納されており、当該識別符号によって無線信号の宛先並びに送信元の火災警報器ＴＲ１，ＴＲ２，…が特定できる。

無線送受信部２は、電波法施行規則第６条第４項第３号に規定される「小電力セキュリティシステムの無線局」に準拠して電波を媒体とする無線信号を送受信するものである。また火災感知部４は、例えば、火災に伴って発生する煙や熱、炎などを検出することで火災を感知するものである。但し、無線送受信部２並びに火災感知部４の詳細な構成については、従来周知であるから詳細な説明は省略する。

制御部１は、図示しないメモリ（ＲＯＭあるいはＥＥＰＲＯＭなど）に格納されたプログラムをマイコンで実行することによって後述する各種の機能を実現している。火災感知部４で火災の発生が感知されると、制御部１は警報部５が備えるブザーを駆動して警報音を鳴動させたり、あるいは予めメモリ（あるいはメモリ部１ａ）に格納されている警報用の音声メッセージ（例えば、「火事です」など）をスピーカに鳴動させることで火災警報を報知するとともに、他の火災警報器ＴＲにおいても火災警報を報知させるため、火災警
報メッセージを含む無線信号を無線送受信部２より送信させる。また、他の火災警報器ＴＲから送信された無線信号を無線送受信部２で受信することにより火災警報メッセージを受け取ったときも、制御部１が警報部５を制御して警報音を鳴動させる。つまり、制御部１では火災感知部４が火災を感知したときに警報部５から警報音を鳴動させて火災警報を報知するとともに火災警報メッセージを含む無線信号を無線送受信部２より送信させる機能を有している。

ここで、電波法施行規則の無線設備規則第４９条の１７「小電力セキュリティシステムの無線局の無線設備」では、無線信号を連続して送信してもよい期間（送信期間）が３秒以下、送信期間と送信期間の間に設けられた、無線信号を送信してはいけない期間（休止期間）が２秒以上とすることが規定されている（同条第５号参照）。このために本実施形態における制御部１では、上記無線設備規則に適合する送信期間に無線信号を送信させるとともに休止期間に送信を停止し且つ受信可能な状態としている。

また電池電源部７の電池寿命をできるだけ長くするため、制御部１ではタイマ（タイマ手段）で所定の間欠受信間隔（但し、間欠受信間隔は前記送信期間よりも長い時間とする）を繰り返しカウントするとともに間欠受信間隔のカウントが完了する毎に無線送受信部２を起動して所望の電波（他の火災警報器ＴＲが送信した無線信号）が受信できるか否かをチェックし、当該電波が捉えられなければ直ちに無線送受信部２を停止して待機状態に移行させることで平均消費電力を大幅に低減している。なお、電波の受信チェックは、無線送受信部２から出力される、受信信号強度の大小に比例した直流電圧信号である受信信号強度表示信号（Receiving Signal Strength Indication：ＲＳＳＩ信号）に基づいて制御部１が行っており、詳細については従来周知であるから省略する。

さらに特定の火災警報器ＴＲ１（以下、親局と呼ぶ。）の制御部１では、定期的（例えば、２４時間毎）に無線送受信部２を起動して他の火災警報器ＴＲ２，ＴＲ３，…（以下、子局と呼ぶ。）が正常に動作しているか否かの確認（定期監視）を行うために定期監視メッセージを含む無線信号を送信させる。子局ＴＲ２，…においては、制御部１が火災感知部４の故障の有無及び電池電源部７の電池切れの有無を一定周期で（例えば、１時間毎に）監視するとともに、その監視結果（故障の有無及び電池切れの有無）をメモリ部１ａに記憶しており、親局ＴＲ１から定期監視メッセージを受け取ったときに、メモリ部１ａに記憶している監視結果を通知するための通知メッセージを含む無線信号を親局ＴＲ１に返信する。親局ＴＲ１の制御部１は、通知メッセージを含む無線信号を送信した後、無線送受信部２を受信状態に切り換えて各子局ＴＲ２，…から送信される無線信号を受信し、定期監視メッセージを含む無線信号を送信してから所定時間内に通知メッセージを含む無線信号を送信してこない子局ＴＲ２，…があったり、あるいは、何れかの子局ＴＲ２，…が送信してきた通知メッセージが故障有り若しくは電池切れ有りの監視結果を通知するものである場合に、警報部５が備えるブザーを駆動して報知音を鳴動させるなどして子局ＴＲ２，…に異常（通信不可や故障有り、電池切れなど）が発生したことを知らせる機能も有している。尚、親局ＴＲ１及び子局ＴＲ２，…の制御部１は、故障若しくは電池切れが生じていると判断した場合、直ちに警報部５から異常（故障若しくは電池切れ）の発生を知らせるための警告音（ブザー音や音声メッセージなど）を警報部５のスピーカから鳴動させるようになっている。

また親局ＴＲ１の制御部１は、火災感知部４が火災を感知して警報部５から警報音を鳴動させるとともに各子局ＴＲ２，…に火災警報メッセージを送信した後、若しくは何れかの子局ＴＲ２，…から火災警報メッセージを受信した後においては、無線送信部２に一定周期で同期ビーコンを送信させる。この同期ビーコンは、複数の火災警報器ＴＲ同士でＴＤＭＡ（時分割多元接続）方式の無線通信（以下、「同期通信」と呼ぶ。）を行うために必要なタイムスロットを規定する信号であって、その１周期（サイクル）が複数のタイム
スロットに分割され、全ての子局ＴＲ２，…にそれぞれ互いに異なるタイムスロットが１つずつ割り当てられる。そして、親局ＴＲ１から子局ＴＲ２，…へのメッセージは同期ビーコンに含めて送信され、子局ＴＲ２，…から親局ＴＲ１へのメッセージを含む無線信号は、各子局ＴＲ２，…に割り当てられているタイムスロットに格納されて送信される。故に、複数台の火災警報器ＴＲ（親局ＴＲ１並びに子局ＴＲ２，…）から送信される無線信号の衝突を確実に回避することができる。なお、各火災警報器ＴＲに対するタイムスロットの割当は固定であってもよいが、親局ＴＲ１から送信する同期ビーコンによってタイムスロットの割当情報を各子局ＴＲ２，…に通知しても構わない。

図２は火災警報器ＴＲが送受信する無線信号のフレームフォーマットを示しており、同期ビット（プリアンブル：ＰＡ）、フレーム同期パターン（ユニークワード：ＵＷ）、宛先アドレスＤＡ、送信元アドレスＳＡ、メッセージＭ、ＣＲＣ符号で１フレームが構成されている。ここで、宛先アドレスＤＡとして各火災警報器ＴＲの識別符号を設定すれば当該識別符号の火災警報器ＴＲのみが無線信号を受信してメッセージを取得することになるが、宛先アドレスＤＡとして何れの火災警報器ＴＲにも割り当てられていない特殊なビット列（例えば、すべてのビットを１としたビット列）を設定することで無線信号を同報（マルチキャスト）して全ての火災警報器ＴＲにメッセージを取得させることができる。例えば、火災警報メッセージを含む無線信号が親局ＴＲ１から全ての子局ＴＲ２，…に同報される。

次に、図３のタイムチャートを参照して、火災感知の前後における本実施形態の送受信動作を説明する。

ここで、各火災警報器ＴＲ（親局ＴＲ１並びに子局ＴＲ２，…）が動作を開始する（タイマが間欠受信間隔のカウントを開始する）タイミングは通常一致しないので、制御部１が無線送受信部２を起動して電波を受信するタイミング（図３における下向きの矢印参照）も不揃いとなる。これに対して本実施形態では、親局ＴＲ１から送信される同期信号が子局ＴＲ２，…の無線送受信部２で受信されると、各子局ＴＲ２，…の制御部１がタイマによる間欠受信間隔Ｔｘのカウントを中止させるとともに同期信号の終了時点（ｔ＝ｔ０）から一定の待機時間Ｔｗが経過した時点でタイマによる間欠受信間隔Ｔｘのカウントを再開させる。したがって、同期信号を受信した後は、各火災警報器ＴＲ（親局ＴＲ１並びに子局ＴＲ２，…）においてタイマが間欠受信間隔Ｔｘのカウントを完了するタイミングが揃うことになる。

例えば、子局ＴＲ２において火災感知部４が火災を感知すると、子局ＴＲ２の制御部１は警報部５より警報音を鳴動させるとともに、タイマによる間欠受信間隔Ｔｘのカウント完了前に無線送受信部２を起動し、当該カウント完了時点を含む送信期間内に火災警報メッセージを含む無線信号を他の全ての火災警報器ＴＲ（親局ＴＲ１及び他の子局ＴＲ３，…）に宛てて送信する。この際、送信元の子局ＴＲ２の制御部１は、送信期間内で送信可能なフレーム数だけ無線信号を連続して送信し、送信期間後の休止期間（受信期間）には無線送受信部２を受信状態に切り換える。尚、各火災警報器ＴＲにおいて間欠受信間隔Ｔｘのカウントが完了するタイミングが揃っているので、１回の送信期間で火災警報メッセージを含む無線信号を受信することができる。

ここで、小電力無線を利用すれば、無線通信距離としては通常の住宅ひとつのエリア内であれば十分カバーできるので、火災元の子局ＴＲ２が、他の火災警報器ＴＲ（親局ＴＲ１及び他の子局ＴＲ３，…）に対しメッセージを送信することは通常は十分可能である。しかしながら、上述したように親局ＴＲ１は各子局ＴＲ２〜ＴＲ４に対して定期監視を行っており、親局ＴＲ１と各子局ＴＲ２〜ＴＲ４との間では通信パスの正常性が確認されているが、子局ＴＲ２〜ＴＲ４間の通信パスは確認されていないため、例えば障害物などの
影響によって、ある子局にはメッセージが届いていない可能性もある。

そこで、火災警報メッセージを受信した親局ＴＲ１の制御部１は、送信元の子局ＴＲ２を除く他の子局ＴＲ３，ＴＲ４に対して火災警報メッセージを含む無線信号を、タイマによる間欠受信間隔Ｔｘのカウント完了時点を含む送信期間に送信する。他の子局ＴＲ３，ＴＲ４の制御部１では、子局ＴＲ２又は親局ＴＲ１から送信された火災警報メッセージを受け取ると直ちに警報部５より警報音を鳴動させるとともに無線送受信部２より火災警報メッセージの受信を確認する応答メッセージ（ＡＣＫ）を無線信号によって返信する。尚、このように少なくとも１台の火災警報器ＴＲで火災が感知されることで全ての火災警報器ＴＲが火災警報を報知（警報音を鳴動）することを、以下では「火災連動」と呼ぶ。

親局ＴＲ１の制御部１は、他の全ての子局ＴＲ３，ＴＲ４からＡＣＫを受け取れば、タイムスロットを規定するための同期ビーコンを一定の周期で無線送受信部２から送信させる。尚、本実施形態では先頭のタイムスロットＴＳ１を子局ＴＲ２に、２番目のタイムスロットＴＳ２を子局ＴＲ３に、３番目のタイムスロットＴＳ３を子局ＴＲ４にそれぞれ割り当てている。

ここで、親局ＴＲ１は各子局ＴＲ２〜ＴＲ４に対して定期監視を行っており、親局ＴＲ１と各子局ＴＲ２〜ＴＲ４との間では通信パスの正常性が確認されているが、子局ＴＲ２〜ＴＲ４間の通信パスは確認されていない。したがって、子局ＴＲ２，…が多数配置された場合、子局ＴＲ２，…間の通信パスの数は非常に多くなる為、子局ＴＲ２，…間の通信パスの正常性の確認を行うと電池消耗が激しくなるので、上述のように特定の火災警報器ＴＲ１を親局とし、その他の火災警報器ＴＲ２，…を子局として親局ＴＲ１から各子局ＴＲ２，…に火災警報メッセージやその他のメッセージ（後述する）を通知することで相互に通信パスが確立できない子局が存在する場合でも確実に火災連動させることができるものである。

また、全ての火災警報器ＴＲが警報音を鳴動することにより連動が開始されると、上述のように親局ＴＲ１から一定周期で同期ビーコンが送信されてＴＤＭＡ方式の同期通信に移行するのであるが、親局ＴＲ１の制御部１では、同期ビーコンに含めることで火災警報メッセージを一定周期で全ての子局ＴＲ２，…に繰り返し送信している。そして、各子局ＴＲ２，…の制御部１では、親局ＴＲ１から送信される火災警報メッセージを受け取る度に警報部５の状態を確認し、仮に警報部５が停止していたとしたら警報部５に再度警報音を鳴動させる。したがって、全ての火災警報器ＴＲで火災警報が報知され始めてからは特定の火災警報器（親局）ＴＲ１が送信する同期ビーコンによって規定される複数のタイムスロットに他の全ての火災警報器（子局）ＴＲ２，…を割り当てて時分割多元接続（ＴＤＭＡ）による無線通信を行うことで衝突を回避することができ、さらに、特定の火災警報器（親局）ＴＲ１から他の全ての火災警報器（子局）ＴＲ２，…に対して火災警報メッセージを同期ビーコンに含めて周期的に送信することで確実に火災警報を報知することができる。その結果、無線信号の衝突を回避しつつ複数の火災警報器ＴＲを効果的に連動させることができる。

上述のように本実施形態によれば、火災発生時には全ての火災警報器ＴＲで火災警報が報知されるので、利用者が火災警報を知覚する（警報音を聞く）機会が増えるために安全性を向上することができる。

ところで、本実施形態の火災警報システムは、何れの火災警報器ＴＲにおいても火災が検出されていない状態（待機状態）と、全ての火災警報器ＴＲが警報音を鳴動している状態（連動鳴動状態）と、後述するように火災を検出している（火元の）火災警報器ＴＲのみが警報音を鳴動し、火元以外の火災警報器ＴＲが警報音を停止している状態（連動停止
状態）との間で動作状態を遷移させている。すなわち、待機状態において少なくとも何れか１台の火災警報器ＴＲ（例えば、子局ＴＲ２）で火災が検出されると、上述したように火元の子局ＴＲ２並びに親局ＴＲ１から他の全ての子局ＴＲ３，…に火災警報メッセージが送信されることで親局ＴＲ１と子局ＴＲ２，…を含む全ての火災警報器ＴＲで警報音が鳴動されて連動鳴動状態に遷移する。

そして、連動鳴動状態において何れかの火災警報器ＴＲの操作入力受付部６で警報音の鳴動を停止するための操作入力が受け付けられた場合、当該火災警報器ＴＲが親局ＴＲ１であれば親局ＴＲ１から全ての子局ＴＲ２，…に対して警報音の停止を要求するメッセージ（警報停止メッセージ）を送信することにより、あるいは、当該火災警報器ＴＲが子局ＴＲ２，…であれば当該子局ＴＲ２，…から警報停止メッセージを受け取った親局ＴＲ１が他の子局ＴＲ２，…に対して警報停止メッセージを送信することにより、火元以外の火災警報器ＴＲで警報音が停止されて連動停止状態に遷移する。但し、火元の火災警報器ＴＲの操作入力受付部６で警報音停止の操作入力が受け付けられた場合、当該火元の火災警報器ＴＲにおいても警報音を停止する。ここで、親局ＴＲ１の制御部１はメモリ部１ａに親局ＴＲ１並びに各子局ＴＲ２，…毎の火災検出状況を随時更新しながら保持しており、後述するように全ての火災警報器ＴＲで火災が検出されなくなったときに火災連動状態から待機状態に遷移する。

また、連動鳴動状態から連動停止状態に遷移した場合、親局ＴＲ１の制御部１では所定の警報音停止時間（例えば、５分間）の限時を開始する。そして、警報音停止時間が経過したのち、親局ＴＲ１の制御部１はメモリ部１ａに保持している火災検出状況を参照し、全ての火災警報器ＴＲで火災を検出していなければ、同期ビーコンによって復旧通知のメッセージを送信することで火災連動状態から待機状態に遷移し、仮に少なくとも１台の火災警報器ＴＲで火災を検出していれば、同期ビーコンによって火災警報メッセージを送信することで連動停止状態から連動鳴動状態へ遷移させる。尚、連動停止状態において何れかの火災警報器ＴＲが新たに火災を検出した場合にも親局ＴＲ１の制御部１が同期ビーコンによって火災警報メッセージを送信することで連動停止状態から連動鳴動状態へ遷移させる。

例えば、図４のタイムチャートに示すように、親局ＴＲ１を火元とする火災連動状態（連動鳴動状態）において、火元でない子局ＴＲ４の操作入力受付部６で警報音停止の操作入力が受け付けられることで当該子局ＴＲ４から警報停止メッセージが送信されると、警報停止メッセージを受け取った親局ＴＲ１の制御部１は同期ビーコンによって警報停止メッセージＭ２を送信しつつ警報音停止時間の限時を行う。但し、火元である親局ＴＲ１では警報部５による警報音の鳴動は継続される。そして、警報音停止時間が経過したのち、親局ＴＲ１の制御部１は自らの火災感知部４による火災検出状況並びに子局ＴＲ２，…おける火災検出状況を確認し、少なくとも何れか１台の火災警報器ＴＲが火災を検出しているときは再度火災警報メッセージを同期ビーコンにより各子局ＴＲ２，…に送信することで連動停止状態から連動鳴動状態へ遷移させる。

一方、図５のタイムチャートに示すように、警報音停止時間内に火災が鎮火して火災感知部４が火災を検出しなくなっていれば、親局ＴＲ１の制御部１は警報音停止時間が経過したのちに同期ビーコンによって各子局ＴＲ２，…に復旧通知メッセージを送信し、全ての子局ＴＲ２，…から返信されるＡＣＫを受け取った時点で連動停止状態から待機状態に遷移し、同期ビーコンの送信を停止することでＴＤＭＡ方式による無線通信から間欠送信・間欠受信による無線通信に戻る。

また、図６のタイムチャートに示すように、子局ＴＲ４を火元とする連動鳴動状態において、火元の火災が鎮火して子局ＴＲ４の火災感知部４が火災を検出しなくなれば、子局
ＴＲ４から親局ＴＲ１に宛てて復旧通知メッセージが送信される。当該復旧通知メッセージを受け取った親局ＴＲ１の制御部１はメモリ部１ａに保持している火災検出状況を参照し、全ての火災警報器ＴＲで火災を検出していなければ同期ビーコンによって復旧通知メッセージＭ３を各子局ＴＲ２，…に送信する。そして、全ての子局ＴＲ２，…から返信されるＡＣＫを親局ＴＲ１の制御部１が受け取れば、連動停止状態から待機状態に遷移し、同期ビーコンの送信を停止することでＴＤＭＡ方式による無線通信から間欠送信・間欠受信による無線通信に戻る。

一方、図７のタイムチャートに示すように、新たに別の火災警報器（例えば、子局ＴＲ３）で火災が検出された場合、初めの火元である子局ＴＲ４から復旧通知メッセージを受け取った親局ＴＲ１の制御部１は、メモリ部１ａに保持している火災検出状況を参照し、子局ＴＲ３が火災検出中であることから復旧通知メッセージを送信せず、引き続き火災警報メッセージを送信することで火災連動状態を維持する。

而して本実施形態によれば、同期信号を受信することによって各無線局（火災警報器ＴＲ）の受信制御手段（制御部１）が受信手段（無線送受信部２）を起動するタイミングが揃い、しかも、イベント（火災感知）が発生した無線局の送信制御手段（制御部１）が受信手段の起動するタイミングに合わせて無線信号を送信するので、一の無線局から送信される無線信号を他の全ての無線局がほぼ同時に受信することができる。その結果、間欠受信を行うことで消費電力を低減して電池の寿命を延ばしつつ何れかの無線局が送信した無線信号を他の無線局が受信できるまでの遅延時間を短くすることができる。

また本実施形態においては、複数の無線局（火災警報器ＴＲ）のうちの特定の無線局（親局ＴＲ１）の送信制御手段（制御部１）が、タイマ手段による間欠受信間隔のカウントが一定回数完了する毎に送信手段（無線送受信部２）から同期信号を送信しており、同期信号を送信するための専用の送信機（送信局）などが不要でシステム構成が簡略化できるという利点がある。尚、同期信号を送信する間隔（前記一定回数）は、例えば、数時間（数百回）とすればよい。

ところで、間欠受信間隔をカウントするタイマにはタイマクロックとして、音叉型水晶振動子を用いた発振器が使用されている。このような発振器は、一般に32.768kHzの発振周波数で発振しており、例えば、間欠受信間隔が５秒の場合、163840（32.768kHz×5s）カウント毎に間欠受信を行う。しかしながら、その周波数安定度（周波数偏差）はおよそ±50〜100ppmであり、長期間の使用によって間欠受信間隔の時間ずれが徐々に増加し、いずれは同期信号との同期が取れなくなる虞がある。そこで本実施形態では、無線送受信部２で同期信号を受信したときに当該同期信号の受信タイミングとタイマがカウントする間欠受信間隔との時間ずれを検出する時間ずれ検出手段を各子局ＴＲ２が備え、子局ＴＲ２の制御部１が、時間ずれ検出手段で検出した時間ずれの情報を含む無線信号を親局ＴＲ１に宛てて送信させ、親局ＴＲ１の制御部１が、子局ＴＲ２から受け取った時間ずれの情報に基づいてタイマのカウント動作を補正するようにしている。但し、時間ずれ検出手段は制御部１のマイコンに専用のプログラムを実行させることで実現される。

図８に示すように、同期信号がプリアンブルとユニークワード（ＵＷ）からなるフレーム構成である場合、時間ずれ検出手段たる制御部１では、同期信号のプリアンブルを受信した時点ｔ０からユニークワードの受信完了時点ｔ１までの時間（検出時間）を計測する。例えば、同期信号の時間幅をＴ（秒）とし、同期信号の中間値（＝Ｔ／２）を時間ずれ検出の基準点とすれば、時間ずれΔＴはΔＴ＝検出時間−Ｔ／２として計算することができる（図８参照）。

あるいは、同期信号のフレーム構成が、図９に示すようにビット同期用のプリアンブル並びにフレーム同期用のユニークワードからなるヘッダＨＤと、先頭から順に番号（連送
番号）が割り当てられたデータフィールドとの対からなる複数の同期フレームが連送されるフレーム構成とした場合、時間ずれ検出手段たる制御部１では、間欠受信において最初に受信したデータフィールドの連送番号ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）に基づいて時間ずれを検出する。例えば、データフィールドに割り当てられた連送番号ｉがｎ／２の同期フレームを基準としたとき、最初に受信した同期フレームの連送番号ｉがｉ＝２であったとすると、時間ずれΔＴはΔＴ＝Ｔ×（ｎ／２−２）として計算することができる。

あるいは、上述した連送番号ｉの代わりに、図１０に示すように同期信号の中間値を基準点とする時間ずれの値（０ｐｐｍ，±１ｐｐｍ，…，±１０ｐｐｍ）をデータフィールドに格納すれば、時間ずれ検出手段たる制御部１では、間欠受信において最初に受信したデータフィールドのデータ（０ｐｐｍ，±１ｐｐｍ，…，±１０ｐｐｍ）から時間ずれΔＴを検出することができる。

さらに子局ＴＲ２，…の制御部１は、宛先アドレスＤＡに親局ＴＲ１の識別符号を設定し且つ送信元アドレスＳＡに自己の識別符号を設定するととも、検出した時間ずれΔＴの情報をデータフィールドに設定した無線信号を無線送受信部２から送信させる。

一方、親局ＴＲ１の制御部１は、前記無線信号を受信することで各子局ＴＲ２，…における時間ずれΔＴを認識し、何れかの子局ＴＲ２，…における時間ずれΔＴが所定のしきい値を超えたときに時間ずれΔＴの大きさに応じてタイマのカウント動作を微調整することで補正する。すなわち、間欠受信間隔Ｔｘをカウントするタイマのカウント値を正規の値よりも増減させることで、間欠受信間隔Ｔｘを変化させることができるので、制御部１がタイマのカウント値を増減させることにより時間ずれΔＴを補正することができる。つまり、図１１に示すように同期信号を送信する間隔を短く（間欠受信間隔をカウントする一定回数を少なく）すればよい。ここで、上述したように音叉型水晶発振子は通常、32.768kHzで発振しており、例えば、間欠受信間隔Ｔｘが５秒の場合、163840（＝32.768kHz×5）のカウント毎に間欠受信を行うため、１カウント分だけ増減させたときの変化量はおよそ±6ppm（≒1÷163840）相当になり、これが補正可能な最小単位となる。したがって、子局ＴＲ２，…で検出された時間ずれΔＴが前記最小値よりも小さい値であると補正ができないので、この場合、親局ＴＲ１の制御部１では、例えば、１０分に１回の割合でカウント値の増減を実行することで時間ずれΔＴを補正する。なお、図１２に示すように同期信号の時間幅Ｔを長くすれば、時間ずれΔＴが増加して同期信号との同期が取れなくなる前に子局ＴＲ２，…における時間ずれΔＴを調整（補正）することができる。このようにして、間欠受信間隔をカウントするタイマ手段の時間ずれΔＴに起因した同期外れを防ぐことができる。

また、同期信号を送信してから次の同期信号を送信するまでの間に親局ＴＲ１から何れかの子局ＴＲ２，…へメッセージ（例えば、火災警報メッセージ）を送信しなければならない場合、親局ＴＲ１の制御部１は、図１３に示すようにそれぞれの子局ＴＲ２，…の時間ずれΔＴに応じて、前記メッセージを含む無線信号を送信する送信期間をシフトさせる。これにより、時間ずれΔＴが大きくなっている子局ＴＲ２，…においても、親局ＴＲ１から送信される無線信号を確実に受信することができる。

ＴＲ１ 火災警報器（特定の無線局）
ＴＲ２ 火災警報器（他の無線局）
１ 制御部（送信制御手段，受信制御手段，タイマ手段，時間ずれ検出手段，補正手段）
２ 無線送受信部（送信手段，受信手段）
７ 電池電源部（給電手段）

Claims (4)

1. 複数の無線局からなり、これら複数の無線局間で電波を媒体とする無線信号を送受信する無線通信システムであって、
   各無線局は、無線信号を送信する送信手段と、無線信号を受信する受信手段と、所定のイベントが発生したときに送信手段を起動し、所定の送信期間に前記イベントに対応したメッセージを含む無線信号を送信させるとともに所定の休止期間に無線信号の送信を休止させる動作を交互に繰り返し且つ前記イベントが発生していないときには送信手段を停止させる送信制御手段と、一定の間欠受信間隔を繰り返しカウントするタイマ手段と、タイマ手段による間欠受信間隔のカウント中は受信手段を停止させ、タイマ手段による間欠受信間隔のカウントが完了する度に受信手段を起動する受信制御手段と、電池を電源として各手段の動作電源を供給する給電手段とを備え、
   受信制御手段は、受信手段で同期信号を受信した場合にタイマ手段による間欠受信間隔のカウントを中止させるとともに、当該同期信号の終了時点から一定の待機時間が経過した時点でタイマ手段による間欠受信間隔のカウントを再開させ、
   送信制御手段は、前記イベントが発生した場合、タイマ手段による間欠受信間隔のカウントが完了する時点と重なる前記送信期間に送信手段から無線信号を送信させる無線通信システムにおいて、
   複数の無線局のうちの特定の無線局の送信制御手段は、タイマ手段による間欠受信間隔のカウントが一定回数完了する毎に送信手段から前記同期信号を送信させ、
   前記特定の無線局を除く他の無線局は、受信手段で同期信号を受信したときに当該同期信号の受信タイミングとタイマ手段がカウントする間欠受信間隔との時間ずれを検出する時間ずれ検出手段を備え、
   当該他の無線局の送信制御手段は、時間ずれ検出手段で検出した時間ずれの情報を含む無線信号を前記特定の無線局に宛てて送信させ、
   当該特定の無線局の送信制御手段は、他の無線局から受け取った時間ずれの情報に基づいて同期信号の時間幅若しくは前記一定回数を調整することを特徴とする無線通信システム。
2. 前記特定の無線局の送信制御手段は、他の無線局における時間ずれが所定のしきい値を超えたときに前記一定回数を減少させることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記特定の無線局の送信制御手段は、他の無線局における時間ずれが所定のしきい値を超えたときに同期信号の時間幅を伸長することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
4. 前記特定の無線局の送信制御手段は、他の無線局に宛てて無線信号を送信する送信期間を、当該他の無線局における時間ずれに応じてシフトさせることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の無線通信システム。

Images