特許 6837095 通信システム、端末装置、制御方法及び制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6837095

(24)【登録日】2021年2月10日

(45)【発行日】2021年3月3日

(54)【発明の名称】通信システム、端末装置、制御方法及び制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   H04W 52/02 20090101AFI20210222BHJP

   H04W 88/02 20090101ALI20210222BHJP

   H04M 1/00 20060101ALI20210222BHJP

   H02J 50/20 20160101ALI20210222BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20210222BHJP

【ＦＩ】

   H04W52/02 111

   H04W88/02

   H04M1/00 R

   H02J50/20

   H02J7/00 301D

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2019-103124(P2019-103124)

(22)【出願日】2019年5月31日

(65)【公開番号】特開2020-198517(P2020-198517A)

(43)【公開日】2020年12月10日

【審査請求日】2019年12月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】501440684

【氏名又は名称】ソフトバンク株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100180806

【弁理士】

【氏名又は名称】三浦 剛

(72)【発明者】

【氏名】小宮山 陽夫

【審査官】 阿部 圭子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１５７５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１４−５３２３８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０９７１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０３３７３２８７（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ７／２４ − ７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００ − ９９／００

Ｈ０４Ｍ １／００ − １／８２

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０２Ｊ ５０／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の端末装置と、前記複数の端末装置と無線通信可能な中継装置と、を有する通信システムであって、
前記中継装置は、前記複数の端末装置のそれぞれ宛ての信号を含む電波を送信する無線通信部を有し、
前記複数の端末装置のそれぞれは、
バッテリと、
前記中継装置から送信された電波を受信するアンテナと、
前記端末装置の接続モードを待機モードと省電力モードとで切り替える切り替え部と、
前記接続モードが前記待機モードである時に前記アンテナが受信した電波に含まれる自装置宛ての信号に応じた処理を実行する処理部と、
前記接続モードが前記省電力モードである時に前記アンテナが受信した電波を用いて前記バッテリを充電する充電部と、を有する、
ことを特徴とする通信システム。

【請求項2】

前記中継装置は、基地局であり、
前記アンテナは、前記基地局に割り当てられたライセンスバンドに含まれる周波数を有する電波を受信する、請求項１に記載の通信システム。

【請求項3】

前記複数の端末装置のそれぞれが前記待機モードで動作する時間は、重複しないように割り当てられ、
前記無線通信部は、前記電波の各タイムスロットに、各タイムスロットに対応する時間に前記待機モードで動作する端末装置宛ての信号を含ませるように、前記電波を時分割する、請求項１又は２に記載の通信システム。

【請求項4】

複数の端末装置と無線通信可能であり且つ前記複数の端末装置のそれぞれ宛ての信号を含む電波を送信する中継装置と無線通信を行う端末装置であって、
バッテリと、
前記中継装置から送信された電波を受信するアンテナと、
前記端末装置の接続モードを待機モードと省電力モードとで切り替える切り替え部と、
前記接続モードが前記待機モードである時に前記アンテナが受信した電波に含まれる自装置宛ての信号に応じた処理を実行する処理部と、
前記接続モードが前記省電力モードである時に前記アンテナが受信した電波を用いて前記バッテリを充電する充電部と、
を有することを特徴とする端末装置。

【請求項5】

複数の端末装置と無線通信可能であり且つ前記複数の端末装置のそれぞれ宛ての信号を含む電波を送信する中継装置と無線通信を行うとともに、バッテリと、前記中継装置から送信された電波を受信するアンテナとを有する端末装置の制御方法であって、
前記端末装置の接続モードを待機モードと省電力モードとで切り替え、
前記接続モードが前記待機モードである時に前記アンテナが受信した電波に含まれる自装置宛ての信号に応じた処理を実行し、
前記接続モードが前記省電力モードである時に前記アンテナが受信した電波を用いて前記バッテリを充電する、
ことを含むことを特徴とする制御方法。

【請求項6】

複数の端末装置と無線通信可能であり且つ前記複数の端末装置のそれぞれ宛ての信号を含む電波を送信する中継装置と無線通信を行うとともに、バッテリと、前記中継装置から送信された電波を受信するアンテナとを有する端末装置の制御プログラムであって、
前記端末装置の接続モードを待機モードと省電力モードとで切り替え、
前記接続モードが前記待機モードである時に前記アンテナが受信した電波に含まれる自装置宛ての信号に応じた処理を実行し、
前記接続モードが前記省電力モードである時に前記アンテナが受信した電波を用いて前記バッテリを充電する、
ことを前記端末装置に実行させることを特徴とする制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、端末装置のバッテリを充電する通信システム、端末装置、制御方法及び制御プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ビル、工場又は屋外等において、センサ、カメラ又は測定器等の端末装置をＩｏＴ（Internet of Things）デバイスとして利用し、各端末装置からのデータを、ネットワークを介して収集する技術が開発されている。このようなＩｏＴデバイスは、交流電源から給電することが困難な場所に設置されることがあり、ＩｏＴデバイスにはバッテリで稼働することが求められている。また、ＩｏＴデバイスに対するバッテリの交換作業には手間がかかるため、ＩｏＴデバイスにはバッテリの交換を行うことなく稼働し続けることが求められている。

【0003】

例えば、特許文献１には、送電装置が送電可能な領域に受電装置が配置されると、送電装置が受電装置に送電し、受電装置が送電装置から受電した電力を充電する無線給電システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７−０２２８１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

複数の端末装置を有する通信システムにおいて、各端末装置のバッテリをより簡易に充電することが求められている。

【0006】

本発明は、このような従来の課題を解決すべくなされたものであり、端末装置のバッテリを簡易に充電することを可能とする通信システム、端末装置、制御方法及び制御プログラム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】

【0007】

本発明に係る通信システムは、複数の端末装置と、複数の端末装置と無線通信可能な中継装置と、を有する通信システムであって、中継装置は、複数の端末装置のそれぞれ宛ての信号を含む電波を送信する無線通信部を有し、複数の端末装置のそれぞれは、バッテリと、中継装置から送信された電波を受信するアンテナと、端末装置の接続モードを待機モードと省電力モードとで切り替える切り替え部と、接続モードが待機モードである時にアンテナが受信した電波に含まれる自装置宛ての信号に応じた処理を実行する処理部と、接続モードが省電力モードである時にアンテナが受信した電波を用いてバッテリを充電する充電部と、を有する。

【0008】

また、本発明に係る通信システムにおいて、中継装置は、基地局であり、アンテナは、基地局に割り当てられたライセンスバンドに含まれる周波数を有する電波を受信することが好ましい。

【0009】

また、本発明に係る通信システムにおいて、複数の端末装置のそれぞれが待機モードで動作する時間は、重複しないように割り当てられ、無線通信部は、電波の各タイムスロットに、各タイムスロットに対応する時間に待機モードで動作する端末装置宛ての信号を含ませるように、電波を時分割することが好ましい。

【0010】

本発明に係る端末装置は、複数の端末装置と無線通信可能であり且つ複数の端末装置のそれぞれ宛ての信号を含む電波を送信する中継装置と無線通信を行う端末装置であって、バッテリと、中継装置から送信された電波を受信するアンテナと、端末装置の接続モードを待機モードと省電力モードとで切り替える切り替え部と、接続モードが待機モードである時にアンテナが受信した電波に含まれる自装置宛ての信号に応じた処理を実行する処理部と、接続モードが省電力モードである時にアンテナが受信した電波を用いてバッテリを充電する充電部と、を有する。

【0011】

本発明に係る制御方法は、複数の端末装置と無線通信可能であり且つ複数の端末装置のそれぞれ宛ての信号を含む電波を送信する中継装置と無線通信を行うとともに、バッテリと、中継装置から送信された電波を受信するアンテナとを有する端末装置の制御方法であって、端末装置の接続モードを待機モードと省電力モードとで切り替え、接続モードが待機モードである時にアンテナが受信した電波に含まれる自装置宛ての信号に応じた処理を実行し、接続モードが省電力モードである時にアンテナが受信した電波を用いてバッテリを充電することを含む。

【0012】

本発明に係る制御プログラムは、複数の端末装置と無線通信可能であり且つ複数の端末装置のそれぞれ宛ての信号を含む電波を送信する中継装置と無線通信を行うとともに、バッテリと、中継装置から送信された電波を受信するアンテナとを有する端末装置の制御プログラムであって、端末装置の接続モードを待機モードと省電力モードとで切り替え、接続モードが待機モードである時にアンテナが受信した電波に含まれる自装置宛ての信号に応じた処理を実行し、接続モードが省電力モードである時にアンテナが受信した電波を用いてバッテリを充電することを端末装置に実行させる。

【発明の効果】

【0013】

本発明に係る通信システム、端末装置、制御方法及び制御プログラムは、端末装置のバッテリを簡易に充電することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】通信システム１による処理の一例を説明するための模式図である。

【図2】通信システム１の概略構成の一例を示す図である。

【図3】基地局４の概略構成の一例を示す図である。

【図4】端末装置２の概略構成の一例を示す図である。

【図5】通信部２３の概略構成の一例を示す図である。

【図6】リファレンス信号の送信処理の動作の例を示すフローチャートである。

【図7】リファレンス信号について説明するための模式図である。

【図8】（ａ）は接続モードの切り替え処理の動作の例を示すフローチャートであり、（ｂ）は受信処理の動作の例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照しつつ、本発明の様々な実施形態について説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。

【0016】

図１は、実施形態に係る通信システム１による処理の一例を説明するための模式図である。

【0017】

通信システム１は、複数の端末装置２と、基地局４とを有する。基地局４は、各端末装置２と無線通信可能な中継装置であり、各端末装置２宛ての信号を含む電波を送信する。一方、各端末装置２は、バッテリ２２、アンテナ２３１及び処理部２３５等を有する。各端末装置２は、ＩｏＴデバイス等であり、基地局４を介してネットワークと通信接続され、所定の処理サーバと通信を行う。各端末装置２は、接続モードとして待機モード及び省電力モードを有しており、端末装置２の接続モードは、所定の時間間隔毎に待機モードと省電力モードとで切り替えられる。端末装置２は、基地局４から送信された電波をアンテナ２３１から受信する。端末装置２は、接続モードが待機モードである時、処理部２３５において、受信した電波から自装置宛ての信号を抽出し、抽出した信号に応じた処理を実行する。一方、端末装置２は、接続モードが省電力モードである時、受信した電波を用いてバッテリ２２を充電する。

【0018】

これにより、端末装置２は、バッテリ２２を充電するための専用の送電装置を利用することなく、他装置と通信を行うための基地局４から受信した電波を利用してバッテリ２２を充電することができる。したがって、端末装置２は、バッテリ２２を簡易に充電することが可能となる。

【0019】

図２は、実施形態に従った通信システム１の概略構成の一例を示す図である。

【0020】

通信システム１は、複数の端末装置２、処理サーバ３、基地局４及び端末装置制御装置５等を有する。各端末装置２は、基地局４と通信接続される。基地局４は、特定の地域内をカバーする無線エリアを管理するように配置され、各無線エリア内に位置する端末装置２との間で無線通信を行うとともに、携帯電話ネットワーク６と通信接続される。端末装置制御装置５は、携帯電話ネットワーク６と通信接続され、携帯電話ネットワーク６を介して基地局４及び各端末装置２と通信接続される。また、携帯電話ネットワーク６は、ゲートウェイ装置７を介してインターネット８と通信接続される。さらに、処理サーバ３はインターネット８と通信接続される。これにより、端末装置２は、携帯電話ネットワーク６及びインターネット８を介して処理サーバ３と通信可能に接続される。

【0021】

処理サーバ３は、ビル、工場又は屋外等の検知領域に設置された各端末装置２が検知した検知データを収集するサーバである。検知データは、各端末装置２が、検知領域を撮影した画像データ、検知領域の環境音を集音した音声データ、検知領域におけるガス、電力もしくは水等の消費量を測定した測定データ、又は、検知領域の温度もしくは湿度等を測定した測定データ等である。処理サーバ３は、定期的に、検知データの送信を要求する要求信号を各端末装置２に送信し、各端末装置２から検知データを受信して記録する。また、処理サーバ３は、ユーザからの要求に従って、各端末装置２から受信して記録していた検知データを表示する。

【0022】

端末装置制御装置５は、ＭＭＥ（Mobility Management Entity）等の、端末装置２の位置登録を行うノードであり、基地局４と通信接続する端末装置２を管理する。端末装置制御装置５は、基地局４と通信接続する各端末装置２に対して、各端末装置２が待機モードで動作する時間を割り当てる。後述するように、各端末装置２は、接続モードとして待機モード及び省電力モードを有する。各端末装置２は、待機モードでは、受信した電波に含まれる自装置宛ての信号に応じた処理を実行し、省電力モードでは、受信した電波に含まれる自装置宛ての信号に応じた処理を実行しない。基地局４と通信接続する各端末装置２が待機モードで動作する時間は、重複しないように割り当てられる。端末装置制御装置５は、各端末装置２に割り当てた、各端末装置２が待機モードで動作する時間を示す待機モード時間情報を基地局４に送信する。

【0023】

図３は、基地局４の概略構成の一例を示す図である。

【0024】

基地局４は、複数の端末装置２と無線通信可能な中継装置の一例であり、無線エリア内に位置する各端末装置２との間で無線信号を送受信し、無線ネットワーク制御装置を介して、各端末装置２と移動交換局との間の通信を中継する。基地局４は、無線通信部４１、有線通信部４２、基地局記憶部４３及び基地局制御部４４等を有する。

【0025】

無線通信部４１は、２．１ＧＨｚ帯等の基地局４に割り当てられたライセンスバンドの帯域を感受帯域とするアンテナと、所定の通信方式に従った通信インターフェース回路とを有する。無線通信部４１は、端末装置２との間でＬＴＥ（Long Term Evolution）方式等による無線通信を確立し、端末装置２との間で通信を行う。なお、端末装置２との間の通信方式は、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）方式等の他の通信方式でもよく、今後使用される通信方式でもよい。

【0026】

無線通信部４１が有する通信インターフェース回路は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiple）信号（ベースバンド信号）と通信データの変換（変復調）を実行する変復調回路を含む。無線通信部４１は、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）方式、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）方式又は６４ＱＡＭ方式等を用いて変復調を実行する。通信データは、例えばＩＰ（Internet Protocol）パケットである。無線通信部４１は、端末装置２から受信したＯＦＤＭ信号を復調して通信データを生成し、有線通信部４２及び／又は基地局制御部４４に供給する。また、無線通信部４１は、有線通信部４２及び／又は基地局制御部４４から供給された、複数の端末装置２のそれぞれ宛ての通信データを変調してＯＦＤＭ信号を生成し、無線伝送路上に乗せて複数の端末装置２に送信する。即ち、無線通信部４１は、複数の端末装置２のそれぞれ宛ての信号を含む電波を送信する。なお、無線通信部４１は、通信インターフェース回路の代わりに、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有し、基地局記憶部４３に記憶されているプログラムに応じて、変復調を含む通信処理を実行してもよい。

【0027】

有線通信部４２は、携帯電話ネットワーク６と通信接続するための通信インターフェース回路を有する。有線通信部４２は、無線通信部４１から供給された通信データを、携帯電話ネットワーク６を介して端末装置制御装置５又は処理サーバ３等に送信し、携帯電話ネットワーク６を介して端末装置制御装置５又は処理サーバ３等から受信した通信データを無線通信部４１に供給する。

【0028】

基地局記憶部４３は、例えば、半導体メモリ、磁気ディスク装置及び光ディスク装置の内の少なくとも一つを有する。基地局記憶部４３は、基地局制御部４４及び／又は無線通信部４１による処理に用いられる各種コンピュータプログラム、データ等を記憶する。コンピュータプログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて基地局記憶部４３にインストールされてもよい。また、基地局記憶部４３は、データとして、端末装置制御装置５から受信した、基地局４と通信接続する各端末装置２に割り当てられた待機モード時間情報等を記憶する。

【0029】

基地局制御部４４は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。基地局制御部４４は、基地局４の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えばＣＰＵである。基地局制御部４４は、独立した集積回路、マイクロプロセッサ又はファームウェアとして実装されてもよい。基地局制御部４４は、基地局４の各種処理が基地局記憶部４３に記憶されているプログラムに応じて適切な手順で実行されるように、無線通信部４１及び有線通信部４２等の動作を制御する。

【0030】

図４は、端末装置２の概略構成の一例を示す図である。

【0031】

端末装置２は、ビル、工場又は屋外等の検知領域に設置されるセンサ、カメラ又は測定器等のＩｏＴデバイスである。例えば、端末装置２は、モバイル通信サービスを利用したＣ（Cellular）−ＩｏＴデバイス、特にＮＢ（Narrow Band）−ＩｏＴデバイスである。なお、端末装置２は、携帯電話（いわゆるフィーチャーフォン）、多機能携帯電話（いわゆるスマートフォン）、ポータブルゲーム機、タブレットＰＣ（Personal Computer）、ノートＰＣ等でもよい。端末装置２は、接続モードとして待機モード及び省電力モードを有する。待機モードは、受信した電波に含まれる自装置宛ての信号に応じた処理を実行するモードであり、例えば、ＬＴＥ通信に準拠する端末がサポートする接続モード及び待機モードに対応するモードである。一方、省電力モードは、受信した電波に含まれる自装置宛ての信号に応じた処理を実行しないモードであり、例えば、ＬＴＥ通信に準拠する端末がサポートするパワーセーブモードに対応するモードである。

【0032】

端末装置２は、ＡＣ／ＤＣ（Alternating Current/Direct Current）コンバータ２１、バッテリ２２、通信部２３、センサ２４、記憶部２５及び制御部２６等を有する。通信部２３、センサ２４、記憶部２５及び制御部２６は、ＣＰＵバス２７を介して相互に接続される。ＡＣ／ＤＣコンバータ２１、通信部２３、センサ２４、記憶部２５及び制御部２６は、電源ライン２８を介してバッテリ２２と接続される。

【0033】

ＡＣ／ＤＣコンバータ２１は、端末装置２の外部から入力された交流電圧を直流電圧に変換し、バッテリ２２に出力する変換器である。端末装置２は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１を外部電源に接続することにより、バッテリ２２を充電することができる。但し、端末装置２の使用環境に外部電源が設けられていない場合、バッテリ２２は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１を介して充電されない。

【0034】

バッテリ２２は、蓄電池である。バッテリ２２は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１と接続され、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１から入力された直流電圧によって充電されるとともに、通信部２３に含まれる後述する充電部２３６と接続され、充電部２３６から入力された直流電圧によって充電される。また、バッテリ２２は、通信部２３、センサ２４、記憶部２５及び制御部２６と接続され、通信部２３、センサ２４、記憶部２５及び制御部２６に電力を供給する。なお、バッテリ２２は、充電中でない場合に限り各部に電力を供給可能に設けられてもよい。また、バッテリ２２は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１を介して外部電源から電力が供給されていない場合に限り、通信部２３から入力された直流電圧によって充電可能に設けられてもよい。

【0035】

通信部２３は、例えば２．１ＧＨｚ帯等の基地局４に割り当てられたライセンスバンドの帯域を感受帯域とするアンテナと、所定の通信方式に従った通信インターフェース回路とを有する。通信部２３は、基地局４から受信したデータを制御部２６に供給し、制御部２６から供給されたデータを基地局４に送信する。通信部２３の詳細については後述する。

【0036】

センサ２４は、端末装置２が設置された検知領域の状態を検知するためのセンサであり、検知した検知データを制御部２６へ出力する。センサ２４は、例えば、２次元に配列され、受光した光量に応じた電気信号を出力する光電変換素子、その光電変換素子上に結像するための結像光学系及びＡ／Ｄ変換器等を有する撮像装置を含む。光電変換素子は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ、Ｃ−ＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）等である。その場合、センサ２４は、検知領域を撮影した画像をデジタルの画像データに変換し、検知データとして制御部２６へ出力する。なお、センサ２４は、例えば、マイクロフォン、増幅器及びＡ／Ｄ変換器等を有する音入力装置を含んでもよい。その場合、センサ２４は、集音した検知領域の環境音をデジタルの音データに変換し、検知データとして制御部２６へ出力する。

【0037】

また、センサ２４は、検知領域におけるガス、電力又は水等の消費量を測定する計器を含んでもよい。その場合、センサ２４は、各消費量を測定した測定データを検知データとして制御部２６へ出力する。また、センサ２４は、検知領域の温度又は湿度を測定する計器を含んでもよい。その場合、センサ２４は、温度又は湿度を測定した測定データを検知データとして制御部２６へ出力する。

【0038】

記憶部２５は、例えば、半導体メモリ、磁気ディスク装置及び光ディスク装置の内の少なくとも一つを有する。記憶部２５は、通信部２３及び／又は制御部２６による処理に用いられる各種コンピュータプログラム、データ等を記憶する。コンピュータプログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶部２５にインストールされてもよい。また、記憶部２５は、データとして、基地局４から受信した、自装置に割り当てられた待機モード時間情報等を記憶する。

【0039】

制御部２６は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。制御部２６は、端末装置２の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えば、ＣＰＵである。制御部２６は、独立した集積回路、マイクロプロセッサ又はファームウェアとして実装されてもよい。制御部２６は、端末装置２の各種処理が記憶部２５に記憶されているプログラム等に応じて適切な手順で実行されるように、バッテリ２２、通信部２３及びセンサ２４等の動作を制御する。

【0040】

図５は、通信部２３の概略構成の一例を示す図である。

【0041】

通信部２３は、アンテナ２３１と、アンプ２３２と、スイッチ２３３と、切り替え部２３４と、処理部２３５と、充電部２３６とを有する。アンプ２３２とスイッチ２３３、スイッチ２３３と処理部２３５、及び、スイッチ２３３と充電部２３６の間は、それぞれ高周波同軸ケーブル２１７で接続される。

【0042】

アンテナ２３１は、２．１ＧＨｚ帯等の基地局４に割り当てられたライセンスバンドの帯域を感受帯域とするアンテナであり、基地局４から送信された、基地局４に割り当てられたラインセンスバンドに含まれる周波数を有する電波を受信する。

【0043】

アンプ２３２は、増幅器であり、アンテナ２３１が受信した電波に含まれる信号を増幅し、スイッチ２３３に出力する。

【0044】

スイッチ２３３は、アンプ２３２から受信した信号の出力先を切り替えるためのスイッチであり、切り替え部２３４からの指示に従って、アンプ２３２から受信した信号を処理部２３５又は充電部２３６の内の何れか一方に出力する。

【0045】

切り替え部２３４は、タイマを含む制御回路を有し、記憶部２５に記憶された待機モード時間情報に従って、端末装置２の接続モードを待機モードと省電力モードとで切り替える。なお、切り替え部２３４は、制御回路の代わりに、ＣＰＵ等の一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有し、記憶部２５に記憶されているプログラムに応じて切り替え処理を実行してもよい。

【0046】

処理部２３５は、所定の通信方式に従った通信インターフェース回路を有する。所定の通信方式は、例えばＬＴＥ方式である。なお、所定の通信方式は、ＣＤＭＡ方式、Ｗ−ＣＤＭＡ方式等の他の通信方式でもよく、今後使用される通信方式でもよい。

【0047】

処理部２３５が有する通信インターフェース回路は、ＯＦＤＭ信号と通信データの変換（変復調）を実行する変復調回路を含む。処理部２３５は、ＱＰＳＫ方式、１６ＱＡＭ方式又は６４ＱＡＭ方式等を用いて変復調を実行する。処理部２３５は、基地局４から受信したＯＦＤＭ信号を復調して通信データを生成し、制御部２６に供給する。また、処理部２３５は、制御部２６から供給された通信データを変調してＯＦＤＭ信号を生成し、無線伝送路上に乗せて基地局４に送信する。なお、処理部２３５は、通信インターフェース回路の代わりに、ＣＰＵ等の一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有し、記憶部２５に記憶されているプログラムに応じて、変復調を含む通信処理を実行してもよい。また、切り替え部２３４及び処理部２３５は、一つのプロセッサにより実装されてもよい。

【0048】

充電部２３６は、整流回路を有し、アンテナ２３１が受信した電波を直流電流に変換して、バッテリ２２に供給する。これにより、充電部２３６は、バッテリ２２を充電する。

【0049】

図６は、基地局４によるリファレンス信号の送信処理の動作の例を示すフローチャートである。

【0050】

以下に説明するフローチャートは、予め基地局記憶部４３に記憶されているプログラムに基づいて、主に基地局制御部４４により、基地局４の各要素と協働して実行される。

【0051】

なお、このフローチャートが実行される前に、端末装置制御装置５が、基地局４と通信接続する各端末装置２に対して待機モードで動作する時間を割り当てており、各端末装置２に対する待機モード時間情報を基地局４に送信している。基地局４は、有線通信部４２を介して端末装置制御装置５から各端末装置２に対する待機モード時間情報を受信し、基地局記憶部４３に記憶するとともに、無線通信部４１を介して各端末装置２に、対応する待機モード時間情報を送信する。各端末装置２は、通信部２３を介して基地局４から自装置に対する待機モード時間情報を受信し、記憶部２５に記憶する。

【0052】

最初に、基地局制御部４４は、基地局記憶部４３から各端末装置２に対する待機モード時間情報を読み出し、各端末装置２の中から、現在、待機モードで動作している端末装置２を特定する（ステップＳ１０１）。

【0053】

次に、基地局制御部４４は、リファレンス信号を生成し、生成したリファレンス信号を含む電波を、無線通信部４１を介して全ての端末装置２に向けて送信する（ステップＳ１０２）。リファレンス信号は、受信同期確立用の基準信号である。リファレンス信号は、各端末装置２において、下り回線の品質情報を測定するために使用される。また、リファレンス信号は、各端末装置２において、同期検波のための搬送波の基準位相として使用される。また、リファレンス信号は、各端末装置２において、セルサーチ又はハンドオーバーのための下り回線の平均受信レベル情報として使用される。

【0054】

次に、基地局制御部４４は、現在、待機モードで動作している端末装置２の次に待機モードで動作する端末装置２が待機モードで動作する時間になるまで待機する（ステップＳ１０３）。基地局制御部４４は、次に待機モードで動作する端末装置２が待機モードで動作する時間になった場合、処理をステップＳ１０１へ戻し、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３の処理を繰り返す。これにより、基地局制御部４４は、各端末装置２に対する待機モード時間情報に従って、各端末装置２宛てのリファレンス信号を含む電波を送信し続ける。

【0055】

図７は、各端末装置２が待機モードで動作する時間とリファレンス信号の関係について説明するための模式図である。

【0056】

図７において、グラフ７００は端末装置Ａの接続モードの変化を示し、グラフ７１０は端末装置Ｂの接続モードの変化を示し、グラフ７２０は端末装置Ｃの接続モードの変化を示し、グラフ７３０は基地局４が送信する電波を示す。グラフ７００、７１０、７２０及び７３０の横軸は時間を示す。グラフ７００、７１０及び７２０の縦軸は、接続モードを示す。グラフ７００、７１０及び７２０において、ＨＩＧＨ状態７０１、７１１及び７２１は、各端末装置の接続モードが待機モードであることを示し、ＬＯＷ状態７０２、７１２及び７２２は、各端末装置の接続モードが省電力モードであることを示す。図７に示すように、各端末装置が待機モードで動作する時間は、重複しないように割り当てられている。

【0057】

グラフ７３０の縦軸は、基地局４が送信する電波の信号値を示す。グラフ７３０において、信号７３１は、端末装置Ａ宛てのリファレンス信号を示し、信号７３２は、端末装置Ｂ宛てのリファレンス信号を示し、信号７３３は、端末装置Ｃ宛てのリファレンス信号を示す。図７に示すように、各端末装置宛てのリファレンス信号は、それぞれ、その端末装置が待機モードで動作する時間に送信され、重複しないように割り当てられている。

【0058】

即ち、基地局４の無線通信部４１は、送信する電波の各タイムスロットに、各タイムスロットに対応する時間に待機モードで動作する端末装置宛ての信号を含ませるように、電波を時分割する。これにより、基地局４は、送信する電波に各端末装置２宛ての信号を効率良く含ませて、その電波を全ての端末装置２に向けて送信することができる。したがって、各端末装置２は、省電力モードで動作している時も他の端末装置２宛ての信号を含む電波を受信し、他の端末装置２宛ての信号を含む電波を用いてバッテリ２２を充電することが可能となる。なお、各端末装置が待機モードで動作する時間は、重複してもよい。

【0059】

例えば、各端末装置２における省電力モードのトータル期間は最大約１３ヶ月程度であり、待機モードのトータル期間は最大３時間程度である。そのため、端末装置２は、センサ２４による検知処理及び通信部２３による通信処理と比較して十分に大きい時間をバッテリ２２の充電に費やすことができ、バッテリ２２を十分に充電することができる。特に、端末装置２は、少なくともその耐用年数を超えて稼働し続けることができるように、バッテリ２２を充電することができる。また、通信システム１において、一つの基地局に通信接続する端末装置の数は約１万台程度である。そのため、端末装置２は、バッテリ２２の充電に必要な電力を生成するための十分な量の信号を含む電波を受信することができる。なお、上記した期間は一例であり、通信システム１における各端末装置２の省電力モードの期間と待機モードの期間は適宜変更可能である。

【0060】

なお、基地局４は、各端末装置２宛てのリファレンス信号だけでなく、システム情報を報知する報知信号のように、全ての端末装置２宛ての信号も電波に含ませて全ての端末装置２に向けて送信する。また、基地局４は、有線通信部４２を介して処理サーバ３から受信した各端末装置２宛ての信号も電波に含ませて全ての端末装置２に向けて送信する。

【0061】

図８（ａ）は、端末装置２による接続モードの切り替え処理の動作の例を示すフローチャートである。

【0062】

以下に説明するフローチャートは、予め記憶部２５に記憶されているプログラムに基づいて、主に通信部２３により、端末装置２の各要素と協働して実行される。なお、このフローチャートが実行される前に、基地局４が端末装置２に対する待機モード時間情報を送信しており、端末装置２は、通信部２３を介して基地局４から自装置に対する待機モード時間情報を受信し、記憶部２５に記憶している。

【0063】

最初に、切り替え部２３４は、現在時刻が省電力モードの終了タイミングであるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。切り替え部２３４は、タイマから時刻を取得する。また、切り替え部２３４は、記憶部２５から待機モード時間情報を読み出して、端末装置２が待機モードで動作する時間を特定する。切り替え部２３４は、タイマから直前に取得していた時刻が待機モードで動作する時間に含まれており且つタイマから今回取得した時刻が待機モードで動作する時間に含まれない場合、現在時刻が省電力モードの終了タイミングであると判定する。

【0064】

現在時刻が省電力モードの終了タイミングである場合、切り替え部２３４は、端末装置２の接続モードを省電力モードから待機モードに切り替える（ステップＳ２０２）。切り替え部２３４は、スイッチ２３３がアンプ２３２から受信した信号を処理部２３５に出力するようにスイッチ２３３を切り替える。そして、切り替え部２３４は、処理をステップＳ２０１へ戻し、ステップＳ２０１〜Ｓ２０４の処理を繰り返す。

【0065】

一方、現在時刻が省電力モードの終了タイミングでない場合、切り替え部２３４は、現在時刻が待機モードの終了タイミングであるか否かを判定する（ステップＳ２０３）。切り替え部２３４は、タイマから直前に取得していた時刻が待機モードで動作する時間に含まれておらず且つタイマから今回取得した時刻が待機モードで動作する時間に含まれる場合、現在時刻が省電力モードの終了タイミングであると判定する。

【0066】

現在時刻が待機モードの終了タイミングである場合、切り替え部２３４は、端末装置２の接続モードを待機モードから省電力モードに切り替える（ステップＳ２０４）。切り替え部２３４は、スイッチ２３３がアンプ２３２から受信した信号を充電部２３６に出力するようにスイッチ２３３を切り替える。そして、切り替え部２３４は、処理をステップＳ２０１へ戻し、ステップＳ２０１〜Ｓ２０４の処理を繰り返す。

【0067】

一方、現在時刻が待機モードの終了タイミングでない場合、切り替え部２３４は、特に処理を実行せずに、処理をステップＳ２０１へ戻し、ステップＳ２０１〜Ｓ２０４の処理を繰り返す。

【0068】

図８（ｂ）は、端末装置２による受信処理の動作の例を示すフローチャートである。

【0069】

以下に説明するフローチャートは、予め記憶部２５に記憶されているプログラムに基づいて、主に通信部２３により、端末装置２の各要素と協働して実行される。なお、このフローチャートは、図８（ａ）に示した切り替え処理と並行して実行される。

【0070】

最初に、処理部２３５は、スイッチ２３３から信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ３０１）。

【0071】

処理部２３５は、スイッチ２３３から信号を受信した場合、受信した信号から自装置宛ての信号を抽出する（ステップＳ３０２）。

【0072】

次に、処理部２３５は、抽出した自装置宛ての信号に応じた処理を実行する（ステップＳ３０３）。抽出した信号がリファレンス信号である場合、処理部２３５は、抽出した信号を用いて、下り回線の品質情報の測定、同期検波、セルサーチ及び／又はハンドオーバー等の処理を実行する。また、抽出した信号がシステム情報の報知信号である場合、処理部２３５は、受信したシステム情報に応じた通信処理を実行する。また、抽出した信号が処理サーバ３から送信された要求信号である場合、処理部２３５は、受信した要求信号を制御部２６に供給する。制御部２６は、処理部２３５から要求信号が供給された場合、センサ２４から検知データを取得し、通信部２３を介して処理サーバ３に送信する。そして、処理部２３５は、処理をステップＳ３０１へ戻し、ステップＳ３０１〜Ｓ３０５の処理を繰り返す。

【0073】

一方、処理部２３５がスイッチ２３３から信号を受信していない場合、充電部２３６がスイッチ２３３から信号を受信している。この場合、充電部２３６は、スイッチ２３３から受信した信号を直流電流に変換して、バッテリ２２に供給することにより、バッテリ２２を充電する（ステップＳ３０４）。そして、処理部２３５は、処理をステップＳ３０１へ戻し、ステップＳ３０１〜Ｓ３０４の処理を繰り返す。

【0074】

このように、処理部２３５は、接続モードが待機モードである時にアンテナ２３１が受信した電波に含まれる自装置宛ての信号に応じた処理を実行する。一方、充電部２３６は、接続モードが省電力モードである時にアンテナ２３１が受信した電波を用いてバッテリ２２を充電する。

【0075】

以上説明してきたように、端末装置２は、接続モードが待機モードである時、受信した電波に含まれる自装置宛ての信号に応じた処理を実行し、接続モードが省電力モードである時、受信した電波を用いてバッテリ２２を充電する。これにより、端末装置２は、バッテリ２２を充電するための専用の送電装置を利用することなく、処理サーバ３と通信を行うための中継装置から受信した電波を利用してバッテリ２２を充電することができ、バッテリ２２を簡易に充電することが可能となる。したがって、端末装置２は、バッテリの充電又は交換が困難な環境においても、長時間稼働し続けることが可能となる。また、端末装置２は、容量が大きい電池を使用する必要がなくなり、装置コスト及び装置サイズの増大を抑制させることが可能となる。また、端末装置２は、接続モードが省電力モードである時に受信した電波を用いてバッテリ２２を充電することにより、処理サーバ３との通信を阻害することなく、バッテリ２２を充電することが可能となる。

【0076】

特に、通信システム１では、処理サーバ３と通信を行うための中継装置として基地局４が利用され、端末装置２のアンテナ２３１は、基地局４に割り当てられたライセンスバンドに含まれる周波数を有する電波を受信する。これにより、端末装置２は、汎用的な携帯電話ネットワークを利用して、バッテリ２２を簡易に充電することが可能となる。特に、Ｃ−ＩｏＴデバイスは、基地局がカバーする無線エリアで使用されることを前提としているため、通信システム１は、Ｃ−ＩｏＴデバイスをその使用環境において確実に充電することが可能となる。また、端末装置２は、処理サーバ３との間の通信量に関わらず、基地局４との間の通信で利用する通信規格で規定された低レイヤ（レイヤ１〜３）のパケットのみを用いて、バッテリ２２を簡易に充電することが可能となる。また、端末装置２は、バッテリ２２を充電するための専用の装置を利用することなく、通信処理に必要なアンテナ２３１を含む通信部２３を利用してバッテリ２２を充電するため、装置コスト及び装置サイズの増大を抑制させることが可能となる。

【0077】

なお、本発明は、上記した各実施形態に限定されない。例えば、通信システム１は、処理サーバ３と通信を行うための中継装置として基地局４の代わりに、無線ＬＡＮ（Local Area Network）のアクセスポイントを使用してもよい。その場合、アクセスポイントは、インターネット８と通信接続されるとともに、サービスエリア内に位置する複数の端末装置２との間で無線ＬＡＮ通信方式に従った無線通信を行う。また、端末装置制御装置５の代わりに、処理サーバ３が、アクセスポイントと通信接続する各端末装置２に対して、各端末装置２が待機モードで動作する時間を割り当てて、各端末装置２の待機モード時間情報を、アクセスポイントを介して各端末装置２に送信する。アクセスポイントは、各端末装置２宛ての信号を含む電波を送信する無線通信部を有する。アクセスポイントの無線通信部は、ビーコン信号を電波に含ませて定期的に各端末装置２に向けて送信するとともに、処理サーバ３から受信した各端末装置２宛ての信号を電波に含ませて各端末装置２に向けて送信する。

【0078】

各端末装置２は、通信部２３に代えて又は加えて、第２通信部を有する。第２通信部は、主に２．４ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯等を感受帯域とするアンテナと、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）８０２．１１規格の無線通信方式に従った通信インターフェース回路とを有する。第２通信部は、アクセスポイントから受信したデータを制御部２６に供給し、制御部２６から供給されたデータをアクセスポイントに送信する。

【0079】

第２通信部は、アンテナ２３１、アンプ２３２、スイッチ２３３、切り替え部２３４、処理部２３５及び充電部２３６と同様のアンテナ、アンプ、スイッチ、切り替え部、処理部及び充電部を有する。但し、第２通信部が有するアンテナは、主に２．４ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯等を感受帯域とする。また、第２通信部が有する処理部は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格の無線通信方式に従った通信インターフェース回路を有する。

【0080】

各端末装置２は、省電力モードで動作している時も、ビーコン信号又は他の端末装置２宛ての信号を含む電波を受信し、受信した電波を用いてバッテリ２２を充電する。この場合も、端末装置２は、バッテリ２２を充電するための専用の送電装置を利用することなく、アクセスポイントから受信した電波を利用してバッテリ２２を充電することができ、バッテリ２２を簡易に充電することが可能となる。

【0081】

また、端末装置２は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１を有さず、バッテリ２２は、アンテナ２３１が受信した電波のみによって充電されてもよい。また、バッテリ２２は、交換可能に設けられてもよい。

【0082】

当業者は、本発明の精神及び範囲から外れることなく、様々な変更、置換及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。

【符号の説明】

【0083】

１ 通信システム
２ 端末装置
２２ バッテリ
２３１ アンテナ
２３４ 切り替え部
２３５ 処理部
２３６ 充電部
４ 基地局
４１ 無線通信部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】