特許 7510591 無線通信同期システム

(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】

(24)【登録日】2024-06-26

(45)【発行日】2024-07-04

(54)【発明の名称】無線通信同期システム

(51)【国際特許分類】

   H04W 56/00 20090101AFI20240627BHJP

   H04W 84/18 20090101ALI20240627BHJP

【ＦＩ】

H04W56/00

H04W84/18

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020128698

(22)【出願日】2020-07-03

(65)【公開番号】P2022013511

(43)【公開日】2022-01-18

【審査請求日】2023-05-17

(73)【特許権者】

【識別番号】514296087

【氏名又は名称】株式会社京光製作所

(72)【発明者】

【氏名】境田 信也

【審査官】▲高▼木 裕子

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１６－５１８０４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００７／０５２７０９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－０３８０２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ７／２４ － ７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００ － ９９／００

３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１－４

ＳＡ ＷＧ１－４

ＣＴ ＷＧ１、４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項4】

各無線機が送信する同期要求信号の送信タイミングを変動させる前記整数倍の整数値は、各無線機が生成する乱数に基づく、請求項３の無線通信同期システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の無線機からなる無線送受信システムにおいて、各無線機で同期がとれ、データが共有される仕組みに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数の無線機からなる無線送受信システムにおいて、各無線機間で保有するデータが共有されるようにするためには、事前に各無線機間で送受信する相手を決め、１台の特定の無線機が取得したデータは物理的に隣接する無線機に送信され、データを受信したその無線機が、再度、更に隣接する無線機にデータを送信するというようにして、順に各無線機が中継して送受信を繰り返すことによって、各無線機でデータが共有されるようにする必要がある。

【0003】

例えば、特許文献１では、複数の無線装置が情報を隣り合う無線機間でリレー式に中継するシステムが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１３－１７５８６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１の方法では、各無線機でデータを共有するようにするため、ある特定の無線機から別の特定の無線機にデータを送信するというように、各無線機を特定し、各無線機を識別するための手段を必要としていた。

【0006】

本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、複数の無線機からなる送受信システムにおいて、各無線機を識別することなく、各無線機間で同期がとれ、同期が取れることにより、各無線機で間欠動作が可能となり、間欠動作の結果、各無線機で低消費電力が実現され、更に各無線機間でお互いに送受信することにより、制御データまたは収集データが共有される仕組みを提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明では、複数の無線機からなるシステムの中で、一定の方法で定まる特定の無線機が第１の一定時間毎に、他の無線機あてに同期要求信号と制御データまたは収集データを送信し、他の無線機は前記特定の無線機からの前記第１の一定時間の整数倍のインターバルである第２の一定時間毎に、その同期要求信号を受信することにより、定期的に前記特定の無線機との間の同期を確立すると共に、前記制御データまたは収集データを受信する。

【0008】

上記の一定の方法で定まる特定の無線機とは、例えば、複数の無線機の中で、最初に電源が投入され、動作を開始した無線機である。電源が投入され、動作を開始した無線機はまず、他の無線機からの同期要求信号の受信動作を行うため、一定時間は受信待ちのため、無線機のＣＰＵはスリープモード（低消費電力モードと呼び、スリープモード＝低消費電力モード）でなく、オペレーティングモード（通常動作モードと呼び、オペレーティングモード＝通常動作モード）で動作する。

【0009】

一定時間受信待ちを行ったが、他の無線機からの同期要求信号が受信できないときは、自らの無線機がシステム内で最初に電源が投入され、動作を開始した無線機と判断して、他の無線機あてに同期要求信号と制御データまたは収集データの送信動作を開始する。

【0010】

当該特定の無線機から同期要求信号を受信した無線機は、当該特定の無線機との間で同期を確立する。当該特定の無線機と同期を確立した無線機は更に自分自身以外の他の無線機と同期を確立するために、自分自身以外の他の無線機に向けて同期要求信号と前記制御データまたは収集データを送信する。

【0011】

詳細には、同期を確立した各無線機は同期確立後に前記第１の一定時間毎に、他の無線機あてに同期要求信号と同時に前記制御データまたは収集データを送信する。これによって、各無線機の間で同期が取れると共に、前記制御データまたは収集データが全ての無線機の間で共有される。

【0012】

各無線機は、他の無線機との同期がいったん外れても、他の無線機からの前記第１の一定時間毎の同期要求信号を受信することにより、再度、他の無線機との同期が再確立される。

【0013】

同期がとれた各無線機において、前記同期要求信号の送信終了後から前記第１の一定時間経過による次の同期要求信号の送信開始までの間は低消費電力モードで動作し、前記同期要求信号の受信時を除いては受信動作を行わない間欠送受信の動作を行って、低消費電力を実現する。

【0014】

更には、各無線機間での無線送受信の際に、お互いに送受信する相手の無線機を識別することなく、各無線機間で制御データまたは収集データの送受信を行う。

【0015】

本発明では前述した同期確立後に前記第１の一定時間毎、例えば２５０ｍｓ毎に、他の無線機あてに同期要求信号と前記制御データまたは収集データを送信するが、この送信時には無線機のＣＰＵは通常動作モード（＝オペレーティングモード）で動作する。この時の通常動作モードでの動作モードを送信モードと呼ぶことにする。

【0016】

前記第１の一定時間の整数倍のインターバルである第２の一定時間毎に例えば２５０ｍｓ×１２０＝３０秒毎に、前述の同期要求信号を受信するが、この受信時にも無線機のＣＰＵは通常動作モード（＝オペレーティングモード）で動作する。この時の通常動作モードでの動作モードを送受信モードと呼ぶことにする。

【0017】

この送受信モード時は、他の無線機からの同期要求信号と制御データまたは収集データ受信すると、自分自身以外の他の無線機に向かって、更に同期要求信号及び自分自身のセンサ入力やＳＷ入力等に対応して（自分自身の無線機が取得したセンサ入力を外部へ収集データとして送信することや自分自身の無線機のＳＷ入力により外部を制御するための制御データとして送信することに対応して）、更新した制御データまたは収集データ、或いは更新しない受信した制御データまたは収集データと同一のデータを送信する。

【0018】

制御データまたは収集データにはタイムスタンプ等が付加されており、更新した制御データまたは収集データを送信すれば、そのデータを受信した無線機は、タイムスタンプ等の値を比較することにより、新たに、その更新された制御データまたは収集データを取り込みことになれば、更に他の無線機に向けて、その更新された制御データまたは収集データを送信する。

【0019】

この送受信を繰り返すことによって、複数の無線機からなる送受信システムにおいて、各無線機間でその更新された制御データまたは収集データが共有されるようになる。

【0020】

複数の無線機からなる送受信システムにおいて、ある無線機と他の無線機との間で同期要求信号と制御データまたは収集データが送受信される際に、各無線機のうち、どの無線機とどの無線機の間で送受信されるのか、送受信の相手はどのようにして選択されるかについては後述するように固定化されない仕組みになっている。

【0021】

通常動作モードでの送信モードと送受信モード以外は無線機のＣＰＵは低消費電力モード（＝スリープモード）で動作する。各無線機の消費電力低減効果は、（通常動作モードの動作時間／（通常動作モードの動作時間＋低消費電力モードの動作時間））を小さくするほど、大きくなる。

【0022】

送信モードの動作時間に比べ、送受信モードの動作時間が相対的に大きいため、消費電力を低減するためには、送受信モードの動作時間を短くすればよい。

【0023】

そのためには、前記第１の一定時間の整数倍のインターバルである第２の一定時間を長くする、言い換えれば前記「整数倍のインターバル」の中の整数倍の倍率を上げればよいが、自分自身の無線機でのセンサ入力やＳＷ入力等への入力値に対して、他の無線機がその入力値を認識して応答として出力するまでの時間が長くなり、応答性が低下する。

【0024】

低消費電力性と応答性はトレードオフの関係にあるが、無線送受信システムとして最適な値を選択すれば良い。本発明の無線送受信システムはシステムを構成する全ての無線機の間で同期が確立しているので、整然とした間欠送受信システムが構成され、送信時のみならず、受信時においても、可能な限りの低消費電力化が図れるシステムとなっている。

【0025】

ここで、前述の低消費電力モード（＝スリープモード）とはＣＰＵと無線回路の動作において、いわゆるスリープ動作等、ＣＰＵがプログラムの動作を停止し、低速クロックで必要最小限の動作のみを行い、無線送受信動作も不可能となる代わりに最大限に消費電力を低減するモードであり、通常動作モード（＝オペレーティングモード）とはＣＰＵと無線回路の動作において、高速クロックで動作して、無線送受信動作が可能となる代わりに消費電力も大きくなるモードのことを言う。

【0026】

また、各無線機間で同期要求信号を送受信し合うことにより、距離的に直接の制御データまたは収集データを含む無線信号が到達しない無線機間でも他の無線機が中継することが可能となり、中継することによって、全ての無線機間で制御データまたは収集データが共有される。

【0027】

前述したように、各無線機は、送信と受信の両方の動作を行うが、このうち受信は前述の動作であり、前記第１の一定時間の整数倍のインターバルである第２の一定時間毎に行う。

【0028】

送信は他の無線機との同期を確立するための同期要求信号を自分自身以外の各無線機に送信するものであり、各無線機が受信しようとしまいと常に送信することにより、自分自身の無線機と他の無線機との同期がいったん外れてしまっても、他の無線機は常に送信されている前記の同期要求信号を受信することにより、再度、同期を復活して確立することができる。

【0029】

前記同期要求信号に対する各無線機の受信動作は以下の通りである。各無線機はあらかじめ設定された前記同期要求信号を受信するタイミングにある時のみ、通常のデータ（前述の同期要求信号と制御データまたは収集データ、以下定義を変えるまで同じ）の送信動作のみを行うタイミングの時と異なり、早めに、低消費電力モードから通常動作モードに起き上がるので、前記同期要求信号を受信できるが、通常のデータの送信動作のみを行うタイミングでは、他の無線機が前記同期要求信号を送信後に自分自身の無線機が低消費電力モードから通常動作モードに起き上がるので、前記同期要求信号を受信できない。

【0030】

各無線機はあらかじめ設定された前記同期要求信号の受信タイミングで、他の無線機からの前記同期要求信号を一定時間待ち、その間に、前記同期要求信号を受信できない時は、設定した前記第１の一定時間の整数倍のインターバルの経過後の次の受信タイミングで再度、前記同期要求信号の受信を試みることになる。

【0031】

複数の無線機からなる送受信システムにおいて、ある無線機と他の無線機との間でデータが送受信される際に、各無線機のうち、どの無線機とどの無線機間で送受信するかは、本発明では、都度、乱数等で決められることになり、無線機間でデータの送受信先が固定化されない。

【0032】

この固定化されない仕組みにより、無線機間でデータ送受信先が不定であることに基づく、データ衝突の問題を回避している。すなわち、乱数に基づき、送受信相手が決まるようにしているため、あるタイミングでデータの衝突が起こっても、次のタイミングでは前回と送受信相手が変わり、衝突を回避できる可能性が高くなる。

【0033】

次に、低消費電力モードから通常動作モードに起き上がる動作が各無線機間で同期しており、同期がとれている各無線機間では送受信できる時間帯は各無線機間で、共通である。

【0034】

そのため、初めは全ての無線機で同期が取れ、全ての無線機でデータ（前述の制御データまたは収集データ、以下定義を変えるまで同じ）が共有されていたのが、何らかの原因で、システム内の前記の複数の無線機が２つ以上のグループに分かれて、両者間で、送受信できる時間帯が異なってしまった場合、両者のグループ間では同期要求信号とデータが受信できず、そのため、両者のグループ間で同期がとれず、両者のグループ内では共有しているデータも、グループ間では共有できない事象がでてくる。

【0035】

本発明ではその対応として、各無線機は各無線機毎にランダムに値の変化する選別情報を生成し、その選別情報を同期要求信号と同時に送信されるデータに含めて送信し、他の無線機はその選別情報を受信、解読して、送信されてくる前記データを受理すべきかどうかを判定し、受理すべきと判定した時のみ同期を確立、データの受理を行い、受理すべきでないと判定した時は、更に他の無線機の選別情報の受信を行い、一つの無線機の受信する時の送信相手がランダムに変化するように制御することによって、各無線機間で送受信する相手が固定化されない仕組みを設けている。

【0036】

システム内で２つ以上のグループに分かれた場合、両者間で、送受信できる時間帯が異なるため、お互いに同期要求信号とデータの送受信ができなくなった状態において、１つのグループ内で、ある無線機がそのグループ内の他の特定の無線機からの常に同期要求信号とデータを受信して、同期とデータ共有を維持していた場合、その特定の無線機からのデータを受信すべきでないと判断した場合は、グループ外の無線機からの同期要求信号を受信できる可能性が出てくる。

【0037】

このグループ外の無線機からの同期要求信号を受信することにより、グループが分かれた状態が解除されて、全ての無線機が同一時間帯の同期要求信号を受信するようになり、その結果、システム内の全ての無線機で同期がとれて、全ての無線機でデータ共有ができる状態に復帰できる。

【発明の効果】

【0038】

本発明によれば、複数の無線機からなる無線送受信システムにおいて、各無線機は定期的に同期要求信号を送信することにより、また、各無線機はその同期要求信号を受信することによって、受信動作開始タイミングが送信タイミングと合うように調整されることになる。

【0039】

このことによって、各無線機間での送受信のタイミングが合致し、送受信のタイミングが合致することにより、各無線機間で間欠送受信動作が可能となり、システムとしての低消費電力が実現される。

【0040】

また、この際、各無線機は全て同格であり、上位、下位の識別を必要としていないし、無線機の台数についても制限はない。また、各無線機間で送受信する周波数とアドレスは同一で問題ない。

【0041】

距離的な問題で直接送受信のかなわない無線機間でも、間に中継する無線機を置き、物理的に、隣り合う無線機間で送受信が行われることを繰り返して、最終的には、システムに属する全ての無線機間で制御データまたは収集データが共有される。複数の無線機を使い、中継を繰り返すことによって、無線到達距離の大幅な延伸化が容易に実現される。

【0042】

定期的に同期要求信号の送受信動作が行われないと、無線機の制御データまたは収集データの受信動作開始タイミングは、各無線機間の動作基準クロックの差に起因して徐々に各無線機間で初期値よりずれてくることになる。従って、このずれの値は各無線機間での送受信を繰り返す毎に大きくなってくるが、各無線機間で定期的に同期要求信号を送受信することにより、初期値に戻すことができる。

【0043】

また、各無線機は他の無線機が受信しようとしまいと常に、他の無線機に対し、前記同期要求信号を送信しているので、ある無線機の同期が他の無線機との同期からいったん外れても、その無線機は他の無線機から前記同期要求信号を受信することにより、自動的に同期を復活させることができる。

【0044】

本発明において、システム内各無線機間の同期要求信号とデータの受信において、システム内の各無線機で送受信する周波数とアドレスは同一で問題ない。すなわち、各無線機を識別する必要ない。

【0045】

この時、ある無線機が他の無線機から同期要求信号とデータを受信する際、複数の無線機から同期要求信号とデータを受信する可能性があるが、この時は、最も早く受信した同期要求信号とデータで処理を行うが、複数の無線機からの送信時刻のずれが小さく、複数の無線機から送信された同期要求信号とデータが衝突することがあり得る。

【0046】

この対応として、本発明では、各無線機間でのデータ送受信において、データの送信時間分の整数倍の遅延を生成し、その整数倍の整数値を変動させることによって、毎度のデータ送受信タイミング毎に、データ送信時刻が固定化されることのない仕組みを作り、データ衝突の問題を回避している。すなわち、あるタイミングで他の無線機からの送信データとデータの衝突が起こっても、次のタイミングでは、前述の整数値が異なるため、他の無線機からの送信時刻と送信時時刻がずれて、次のタイミングでは衝突を回避できる可能性が高くなる。

【0047】

具体的には、乱数等を使用して、各無線機間の送信時刻にディレーを設けている。送信時刻のディレー＝データの送信時間×乱数値としている。

【0048】

送信データ＝４０バイト、送信速度＝２５０ｋｂｐｓであれば、送信時間＝４０×８／２５００００＝１．２８ｍｓとなり、送信時刻のディレー＝１．５ｍｓ×乱数値（例えば取りうる値が０、１、２のランダム値）とすれば、あるタイミングでデータの衝突が起こつても次のタイミングでは衝突を回避できる可能性が高くなる。

【0049】

また、本発明では、各無線機間でのデータ送受信において、乱数等を使用して、データ送信先が固定化されない仕組みを作って、各無線機間でのデータ送受信において、予期せぬグループ分けが偶然に生じて、そのため、データ送受信に支障が出ることがないようにしている。

【0050】

すなわち、初めは全ての無線機で同期が取れ、全ての無線機でデータが共有されていたのが、何らかの原因で、システム内の前記の複数の無線機が２つ以上のグループに分かれて、両者のグループ間で、送受信できる時間帯が異なってしまった場合、お互いに同期要求信号とデータの送受信ができず、両者のグループ間で同期がとれず、両者のグループ間でデータが共有できない事象がでてくることが考えられる。

【0051】

何らかの要因で、いったんグループに分かれてしまった場合は、例えば、当初はシステム内４台の無線機で、同期がとれ、４台の無線機間でデータが共有されていたのが、２台ずつのグループ内に分かれてしまった場合、それぞれのグループ内で同期要求信号とデータを送受信が完結するので、それぞれのグループ間での同期とデータ共有はできなくなる。

【0052】

この場合、それぞれのグループ内で同期要求信号とデータを送受信が完結するので、同期要求信号とデータを送受信する時間帯が異なっても支障ないので、自然と送受信する時間帯が異なる方向に動いてしまう。（一つのグループ内の同期している各無線機間では、低消費電力モードから通常動作モードに起き上がる動作が同期し、同期がとれている各無線機間では送受信できる時間帯が共通である。）

【0053】

同期要求信号とデータを各無線機間で送受信し合って、各無線機間で同期を確立すると共に、各無線機間でデータを共有するのが、一般的な動作であるが、グループ分けを解消する対応として、乱数等を使用し、その乱数値によっては受信しても受理できないという選別情報をデータの中に盛り込む。

【0054】

すなわち、ある時にはある特定の無線機からの同期要求信号とデータは受信しても受理できない、別の時には別のある特定の無線機からの同期要求信号とデータは受信しても受理できないというように、自らが送信する同期要求信号とデータが他の無線機で受信されても受理されないという無線機がランダムに発生するようにして、各無線機間で送信または受信の相手が固定されない仕組みを設ける。

【0055】

この仕組みにより、グループ分けの状態が発生するのを防止している、またグループ分けの状態が発生してもすみやかにその状態を解消できるようにしている。

【図面の簡単な説明】

【0056】

【図1】図１は本発明における複数の無線機（実施例として無線機４台）からなる無線通信同期システムの各無線機間において送受信される同期要求信号とデータの送受信タイミングを表した図である。

【0057】

但し、各無線機毎にランダムに値の変化する選別情報として、スタートカウンターを使用している。スタートカウンターは各無線機が動作開始してから、一定時間毎にカウントアップして同期要求信号とデータの送信時にその値を送信し、また、他の無線機からの同期要求信号とデータの受信時に、その値が解読されて、送信されてくる前記データを受信すべきかどうかが各無線機で判定される。

【0058】

ＷＰは同期要求信号、ＳＩＧ１～ＳＩＧ４は同期要求信号ＷＰと共に、４台の各無線機からそれぞれ送信されるデータ（制御データまたは収集データ）で、スタートカウンターｓと各無線機で共有されるデータｄを含んでいる。

【0059】

【図2】図２は図１と同様の各無線機間において送受信される同期要求信号とデータの送受信タイミングを表した図である。

【0060】

但し、各無線機毎にランダムに値の変化する選別情報として、センサー入力時等に入力されるタイムスタンプを使用している。タイムスタンプは同期要求信号とデータの送信時にその値を送信し、また、他の無線機からの同期要求信号とデータの受信時に、その値が解読されて、送信されてくる前記データを受信すべきかどうかが各無線機で判定される。

【0061】

ＷＰは同期要求信号、ＳＩＧ１～ＳＩＧ４は同期要求信号ＷＰと共に、４台の各無線機からそれぞれ送信されるデータ（制御データまたは収集データ）で、タイムスタンプｔと各無線機で共有されるデータｄを含んでいる。

【0062】

【図3】図３は本発明の無線通信同期システムにおいて、無線機を６台設置した場合の各無線機のスタートカウンター値の変遷と送受信先の変遷例を示したものである。

【0063】

【図4】図４は図３の続きの図面で、各無線機のスタートカウンター値の変遷と送受信先の変遷例を示したものである。

【0064】

【図5】図５は本発明の無線通信同期システムにおいて、無線機を６台設置し、うち１台にデータ記録用の外部記録装置を配置した無線通信同期システムのブロック図である。

【0065】

【図6】図６は本発明の無線通信同期システムにおける各無線機の動作に関する動作フローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【実施例】

【0066】

図１及び図２に基づいて、本発明における無線機４台からなる無線送受信システムにおける各信号の送受信タイミングを示し、各無線機間で同期がとれ、同期がとれることにより、低消費電力で動作する手順を以下に説明する。

【0067】

（１）
各無線機は第１の一定時間ＴＭ、例えば２５０ｍｓ毎に、他の無線機あてに同期要求信号ＷＰを送信する。また、各無線機は第１の一定時間（＝２５０ｍｓ）の整数倍のインターバル（例えば＝１２０倍）のインターバルである第２の一定時間＝２５０ｍｓ×１２０＝３０ｓ毎に、他の無線機からの同期要求信号ＷＰを受信する。この同期要求信号ＷＰ受信の際に、他の無線機からの制御データまたは収集データＳＩＧも合わせて受信する。

【0068】

図１及び図２では簡単のため、第１の一定時間の整数倍のインターバル＝５、第２の一定時間＝２５０ｍｓ×５＝１２５０ｍｓとして説明している。

【0069】

（２）
ここで、無線機１～無線機４は物理的に一直線上に並んでいると仮定し、無線到達距離の関係から、隣り合う無線機同志のみで送受信可能と仮定しているが、無線機１～無線機４の全４台間で送受信可能であってもよい。

【0070】

これは、各無線機は他の無線機から一斉に送信されてきた同期要求信号ＷＰを受信する際は、より早く受信した同期要求信号ＷＰが有効となり、後から送信されてきた同期要求信号ＷＰは受信されず無効となり、混信しないからである。

【0071】

なお、前述したように、送信時刻のディレー（送信時間＝４０（バイト）×８（ｂｉｔ）／２５００００（ｂｐｓ）＝１．２８ｍｓの場合は、送信時刻のディレー＝１．５ｍｓ×乱数値（例えば取りうる値が０、１、２のランダム値）を設けて、同期要求信号ＷＰの送信時刻が固定化されない仕組みがあるため、各無線機は同期要求信号ＷＰを受信する際に、その当該同期要求信号ＷＰを送信した無線機がランダムになり、固定化されない。

【0072】

無線機１は“２”～“４”及び“６”～“８”の期間では、他の無線機からの同期要求信号ＷＰ送信のタイミングにおいて、低消費電力モード（＝スリープモード）に当たるため、当該同期要求信号ＷＰは受信できない。“２”～“４”及び“６”～“８”の期間では、低消費電力モードから通常動作モード（＝オペレーティングモード）に起き上って、送信動作（処理）を行った後、再び、低消費電力モードに入って第１の一定時間ＴＭが経過するのを待っている。

【0073】

前述したように、この時の通常動作モードでの動作を送信モードと呼ぶ。図１における、Ａは一定時間のインターバルＴＭのうち、低消費電力モードに入っている時間であり、α＝ＴＭ－Ａは一定時間のインターバルＴＭのうち、通常動作モードに入っている時間である。

【0074】

この通常動作モードに入っている時間α＝ＴＭ－Ａは無線機の送信モード時の送信動作（処理）時間であり、例えばα＝１ｍｓである。送信動作（処理）は一瞬であり、典型的には１ｍｓ程度の時間で処理が完了する。

【0075】

（３）
“５”の期間では、低消費電力モードから通常動作モード（＝オペレーティングモード）に起き上って送信モード時の送信動作（処理）を行った後、Ｂの時間だけ、低消費電力モードに入った後、再度通常動作モードに戻って、他の無線機からの同期要求信号ＷＰを受信するための動作を行う。

【0076】

この時の通常動作モードでの動作を前述したように送受信モードと呼ぶが、この送受信モードでは、他の無線機からの同期要求信号ＷＰの待ち受けの時間が必要のため、低消費電力モードの動作時間Ｂは送信モードでのＡに比べ短く設定される。

【0077】

例えば、ＴＭ＝２５０ｍｓの場合、Ｂ＝２００ｍｓに設定される。（Ａは前述したようにＴＭより、無線機の送信モード時の送信動作（処理）時間＝約１ｍｓを除いた時間で約２４９ｍｓである。）

【0078】

Ｂの値は各無線機間の各無線機間の動作基準クロックの差を考慮した上で、他の無線機からの同期要求信号ＷＰを確実に受信できるタイミングとなるように設定される。

【0079】

（４）
無線機２は“２”の期間で、センサ入力やＳＷ入力等の変化があり、そのため、制御データまたは収集データを自らのセンサ入力やＳＷ入力等に対応して、ＳＩＧ２として送信されるデータのうち各無線機での共有データｄをｄ＝０からｄ＝１に更新している。

【0080】

その上で、更新したデータを同期要求信号ＷＰと共に、他の無線機あてに送信しているが、他の無線機もまた、同期要求信号ＷＰと共に更新しない共有データｄ＝０を送信している。

【0081】

無線機２は他の無線機にｄ＝０を含んだ他の無線機からのＳＩＧ１、ＳＩＧ３、またはＳＩＧ４でなく、更新したｄ＝１を含んだＳＩＧ２を受信してもらうために、図１のスタートカウンターを使用するシステムでは同じくＳＩＧ２に含まれるスタートカウンターｓの値を通常より大きくして、同期要求信号ＷＰと共に送信している。

【0082】

即ち、通常は受信したｓに対し、＋１して他の無線機に送信するが、センサ入力やＳＷ入力等の変化があり、各無線機での共有データに変更が生じたので、その旨を優先的に他の無線機に報知するために、ＳＩＧ（ＳＩＧ１～ＳＩＧ４のいずれかの制御データまたは受信データをいう、以下同じ）受信後に、受信したＳＩＧに含まれるｓに対し、＋１でなく、＋２にして他の無線機に送信している。

【0083】

図２のタイムスタンプを使用するシステムでは、更新したｄ＝１を含んだＳＩＧ２を受信してもらうために、同じくＳＩＧ２に含まれるタイムスタンプの値をより大きな値に更新して、同期要求信号ＷＰと共に送信している。

【0084】

即ち、通常は受信したｔに対し、その値のまま他の無線機に送信するが、センサ入力やＳＷ入力等の変化があり、各無線機での共有データに変更が生じたので、その旨を優先的に他の無線機に報知するために、前回のＳＩＧ受信時に受信したＳＩＧに含まれるｔに対し、そのままの値でなく、現時点でのタイムスタンプの値に更新して（前回受信したＳＩＧに含まれるｔの値をより大きな値に更新して）他の無線機に送信している。

【0085】

図１及び図２では無線機が送信モードのみを行う場合のインターバルをＴＭ、無線機が送受信モード動作を行う場合のインターバルをＲＣＶと表記している。

【0086】

他の無線機からの同期要求信号ＷＰと制御データまたは収集データＳＩＧを受信するために、各無線機は第１の一定時間ＴＭ（＝２５０ｍｓ）の整数倍（＝５）のインターバルである第２の一定時間１２５０ｍｓ毎の期間に、例えば、ＲＣＶ－α－Ｂ＝５０ｍｓだけ早く、低消費電力モードから通常動作モードに起き上がっている。

【0087】

このＲＣＶ－α－Ｂは各無線機の送受信モード時の受信待ち及び受信動作（処理）時間に相当するが、図１及び図２では、例として、無線機１では“５”の期間、無線機２では“３”と“８”の期間、無線機３では“２”の期間と“７”の期間、無線機４では“１”の期間と“６”の期間にＲＣＶ－α－Ｂ＝５０ｍｓだけ早く、低消費電力モードから通常動作モードに起き上って受信待ちをしていることを示している。

【0088】

この受信待ちをしている期間で、他の無線機から同期要求信号ＷＰと制御データまたは収集データＳＩＧを受信し、受理する（各無線機の共有データを受理する）と、もうその後に続く他の無線機からの同期要求信号ＷＰと制御データまたは収集データは受信しないように制御されている。

【0089】

受理するためには、図１のスタートカウンター使用の場合は、受信したスタートカウンター＞＝自己保有のスタートカウンター、図２のタイムスタンプ使用の場合は受信したタイムスタンプ＞＝自己保有のタイムスタンプである必要がある。

【0090】

図１及び図２では無線機２からの更新されたＳＩＧに含まれるｄもｄ＝１に更新されている。ｄ＝１は“２”の期間で、無線機３に通知され、無線機３が受信処理を行って無線機３から送信されるＳＩＧに含まれるｄもｄ＝１に更新されている。

【0091】

無線機２からの更新されたＳＩＧに含まれるｄ＝１は“５”の期間で、無線機１に通知され、無線機１が受信処理を行って、その結果、無線機１から送信されるＳＩＧに含まれるｄもｄ＝１に更新されている。

【0092】

無線機３から更新されたＳＩＧに含まれるｄ＝１は“６”の期間で、無線機４に通知され、無線機４が受信処理を行って無線機４から送信されるＳＩＧに含まれるｄもｄ＝１に更新されている。

【0093】

このようにして、無線機２で更新されたＳＩＧに含まれるｄ＝１は他の無線機１、無線機３、無線機４に送信、各無線機で受信処理され、全ての無線機で共有される。

【0094】

また、図１及び図２には、このＳＩＧに含まれるｄの送受信動作に関する動作例を示しており、以下に説明する。

【0095】

これまで、各無線機はＳＩＧに含まれるｄ＝０のデータを送信していたが、＜１＞で無線機２が当該無線機に接続されるセンサ入力等により、保持するｄのデータをｄ＝０からｄ＝１に更新したため、直後のｄのデータ送信時には当該データをＷＰと共に送信したことを示している。

【0096】

＜２＞は無線機３が無線機２から、ｄ＝１のデータを受信したが、ｄのデータと共に送受信されるスタートカウンターの値またはタイムスタンプにより、ｄ＝０よりｄ＝１が最新のデータと認識しているので、ｄ＝０でなく、ｄ＝１のデータをＷＰと共に無線機２と無線機４に送信したことを示している。

【0097】

＜３＞は無線機２が無線機１から、ｄ＝０のデータを受信し、無線機３から、ｄ＝１のデータを受信したが、ｄのデータと共に送受信されるスタートカウンターの値またはタイムスタンプにより、ｄ＝０よりｄ＝１が最新のデータと認識しているので、ｄ＝０でなく、ｄ＝１のデータをＷＰと共に無線機１と無線機３に送信したことを示している。

【0098】

＜４＞は無線機１が無線機２から、ｄ＝１のデータを受信したが、ｄのデータと共に送受信されるスタートカウンターの値またはタイムスタンプにより、ｄ＝０よりｄ＝１が最新のデータと認識しているので、ｄ＝０でなく、ｄ＝１のデータをＷＰと共に無線機２とに送信したことを示している。

【0099】

＜５＞は無線機４が無線機３から、ｄ＝１のデータを受信したが、ｄのデータと共に送受信されるスタートカウンターの値またはタイムスタンプにより、ｄ＝０よりｄ＝１が最新のデータと認識しているので、ｄ＝０でなく、ｄ＝１のデータをＷＰと共に無線機３に送信したことを示している。

【0100】

＜６＞は無線機３が無線機２から、ｄ＝１のデータを受信したが、ｄのデータと共に送受信されるスタートカウンターの値またはタイムスタンプにより、ｄ＝１が最新のデータと認識しているので、ｄ＝１のデータをＷＰと共に無線機２と無線機４に送信したことを示している。

【0101】

＜７＞は無線機２が無線機３から、ｄ＝１のデータを受信したが、ｄのデータと共に送受信されるスタートカウンターの値またはタイムスタンプにより、ｄ＝１が最新のデータと認識しているので、ｄ＝１のデータをＷＰと共に無線機１と無線機３に送信したことを示している。

【0102】

図３は本発明における複数の無線機から成る無線通信同期システムにおいて、複数の無線機間での送受信の遷移例を示したものである。

【0103】

本発明においては複数の無線機間で送受信を行う際に、送受信する相手が固定されない仕組みを有している。本実施例ではその仕組みは次の２つの方法によって実現している。

【0104】

▲１▼
本システムは第１の一定時間毎に、他の無線機あてに同期要求信号ＷＰと制御データまたは収集データＳＩＧを送信し、他の無線機は前記特定の無線機からの前記第１の一定時間の整数倍のインターバルである第２の一定時間毎に、その同期要求信号ＷＰを受信することにより、定期的に前記特定の無線機との間の同期を確立するシステムであるが、前記第１の一定時間毎に同期要求信号ＷＰと制御データまたは収集データＳＩＧを送信する時刻（ＷＰ送信タイミング時刻と呼ぶ）を送信するタイミング毎にランダムに少しずらしている。

【0105】

ずらす時間は同期要求信号ＷＰと制御データまたは収集データＳＩＧの送信に要する時間をＡｍｓとした時、（Ａｍｓ＋αｍｓ（バラツキを考慮した余裕分））×乱数値（整数値 例えば０、１、２のいずれかの値、ランダムに決まる）である。

【0106】

▲２▼
また、各無線機でデータ（ＳＩＧ内に含まれるデータで各無線機で共有されることが予定されているデータ、以下同じ）の更新があった場合はその旨を他の無線機に速やかに報知するため、例えば図１のスタートカウンターに基づく制御方法を使用する場合の具体的な制御手順は以下の通りである。

【0107】

通常の場合は、各無線機は受信したスタートカウンターをベースにして、送信のタイミング毎にカウントアップ動作を行い、受信したスタートカウンターの値に＋１にアップした値で自己値を更新すると共にその値を他の無線機に送信しているが、自己の無線機でデータの更新があった場合は送信直前に受信したスタートカウンターの値に＋２にアップした値で自己値を更新すると共に、その値を他の無線機に送信している。すなわち、自己の無線機でデータの更新があった場合は通常の場合より大きな値を送信していることになる。

【0108】

各無線機は同期要求信号ＷＰとデータＳＩＧに含まれるスタートカウンターの値が以下を満たせばＳＩＧを受理し、送信されてきた同期要求信号のタイミングに同期を合わす動作を行う。
受信したスタートカウンターの値＞＝自己の保有するスタートカウンター値

【0109】

このようにすることにより、複数の無線機からなる無線通信同期システムを設置した場合、後から電源が立ち上がって動作を開始した無線機は、先に動作を開始した無線機に同期を合わせる動作を行うので、その結果、全無線機の同期が合い、データが共有されるようになる。

【0110】

このように一般では、スタートカウンターの値は受信した値に対して、自己値を受信値＋１または＋２に更新して、また、その更新した値を他の無線機に送信するが、前述したように何らかの原因で予期せぬグループ分けが生じて、それぞれのグループ内では同期が合い、データが共有されるが、グループ間で見たときは、同期が合わず、またデータが共有されない状態が生じることがある。

【0111】

グループが分かれてしまって、それぞれのグループ内で同期が確立してしまった場合は、この状態は各無線機の電源の再投入以外では解除されない。

【0112】

この対策として、自己の無線機でデータの更新がない場合は、乱数を発生させ、その乱数値によっては、スタートカウンターの値は受信した値に対して、自己値を受信値＋１に更新するのではなく、受信値－１に更新するようにする。

【0113】

例えば－１、０、１、２、３の乱数を発生させ、乱数値が－１の時は受信値－１に更新し、それ以外の時は受信値＋１に更新する。

【0114】

自己値が受信値－１に更新された場合はその受信値－１をベースにカウントアップされた値が他の無線機に送信されるので、グループ内の他の無線機にとっては、スタートカウンターについて自己の保有する値に比べ、小さな値が送信されてくることになり、そのためその小さな値を送信してきた無線機からの同期要求信号ＷＰとデータＳＩＧを受理できず、グループ外の他の無線機から送信されてくる同期要求信号ＷＰとデータＳＩＧを受信する機会ができる。

【0115】

このようにして、グループ外の他の無線機から送信される同期要求信号ＷＰとデータＳＩＧを受信、受理することによって、グループ分けが解除され、無線通信同期システム内の全無線機で同期が合い、データが共有される状態に復帰させることができる。

【0116】

▲３▼
また、各無線機でデータの更新があった場合はその旨を他の無線機に速やかに報知するための図２のタイムスタンプに基づく制御方法を使用する場合の具体的な制御手順は以下の通りである。

【0117】

通常の場合は、各無線機は受信したタイムスタンプをベースにして、受信したタイムスタンプの値で自己値を更新すると共にその値を他の無線機に送信しているが、自己の無線機でデータの更新があった場合はその時点のタイムスタンプの値で自己値を更新すると共に、その値を他の無線機に送信している。

【0118】

各無線機は同期要求信号ＷＰとデータＳＩＧに含まれるタイムスタンプの値が以下を満たせばＳＩＧを受理し、送信されてきた同期要求信号のタイミングに同期を合わす動作を行う。
受信したタイムスタンプの値＞＝自己の保有するタイムスタンプの値

【0119】

このようにすることにより、複数の無線機からなる無線通信同期システムを設置した場合、後から電源が立ち上がって動作を開始した無線機は、先に動作を開始した無線機に同期を合わせる動作を行うので、その結果、全無線機の同期が合い、データが共有されるようになる。

【0120】

電源が立ち上がって動作を開始した直後はタイムスタンプの値は０であるが、いずれかの無線機でデータが更新されるとその無線機のタイムスタンプは０以外の値となり、他の無線機はそのデータが更新された無線機に同期が合い、データが共有されるように動作する。

【0121】

このように一般では、タイムスタンプの値は受信した値に対して、自己値を受信値に更新して、また、その更新した値を他の無線機に送信するが、前述したように何らかの原因で予期せぬグループ分けが生じて、それぞれのグループ内では同期が合い、データが共有されるが、グループ間で見たとき、同期が合わず、またデータが共有されない状態が生じることがある。グループが分かれてしまって、それぞれのグループ内で同期が確立してしまった場合は、この状態は各無線機の電源の再投入以外では解除されない。

【0122】

この対策として、自己の無線機でデータの更新がない場合は、乱数を発生させ、その乱数値をみて、タイムスタンプの値は受信した値に対して、自己値を受信値に更新するのではなく、受信値－１に更新するようにする。

【0123】

例えば－１、０、１、２、３の乱数を発生させ、乱数値が－１の時は受信値－１に更新し、それ以外の時は受信値に更新する。自己値が受信値－１に更新された場合はその受信値－１の値が他の無線機に送信されるので、グループ内の他の無線機にとっては、タイムスタンプについて自己の保有する値に比べ、小さな値が送信されてくることになり、そのためその小さな値を送信してきた無線機からの同期要求信号ＷＰとデータＳＩＧを受理できず、グループ外の他の無線機から送信されてくる同期要求信号ＷＰとデータＳＩＧを受信する機会ができる。

【0124】

このようにして、グループ外の他の無線機から送信される同期要求信号ＷＰとデータＳＩＧを受信、受理することによって、グループ分けが解除され、無線通信同期システム内の全無線機で同期が合い、データが共有される状態に復帰させることができる。

【0125】

図３と図４は図１のスタートカウンターを使用した制御方法に基づき、各無線機がどの無線機からＷＰ＋ＳＩＧを受信したかその遷移を具体的に表した例である。前述したようにスタートカウンターは他の無線機に向けてＷＰ＋ＳＩＧを送信する毎にカウントアップするが、このカウントアップ動作は無線通信同期システム内の全無線機で共通の動作で、全無線機で同期してカウントアップされるため、この図３と図４ではＷＰ＋ＳＩＧの送信毎のカウントアップは省略している。

【0126】

各無線機がスタートカウンターをＷＰ＋ＳＩＧの送信毎にカウントアップするのは、後から立ち上がった無線機が先に立ち上がっている無線機に同期を合わすためのものであり、いったんシステム内の全無線機で同期がとれ、データが共有されると、システム内全無線機でスタートカウンターの値は同一となる。

【0127】

（ａ）の時刻で無線機１は無線機２からＷＰ＋ＳＩＧを受信（受理）、無線機２は無線機３からＷＰ＋ＳＩＧを受信（受理）、無線機３は無線機２からＷＰ＋ＳＩＧを受信（受理）、無線機４は無線機３からＷＰ＋ＳＩＧを受信（受理）、無線機５は無線機４からＷＰ＋ＳＩＧを受信（受理）、無線機６は無線機４からＷＰ＋ＳＩＧを受信（受理）したことを示している。

【0128】

この時、スタートカウンターの値に関しては、全ての無線機が他の無線機からスタートカウンター＝９の値を受けて自己値及び次に他の無線機に送信する値をスタートカウンター＝１０に更新している。各無線機の共有データの値は０である。

【0129】

（ａ）より時刻が進んだ（ｂ）の時刻では無線機３から送信される同期要求信号ＷＰとデータＳＩＧの送信時刻（前述のＷＰ送信タイミング時刻）がランダムに変化したことにより、無線機２は無線機３でなく、無線機６よりＷＰ＋ＳＩＧを受信（受理）するように変わったことを示している。

【0130】

この時のスタートカウンターの自己値及び次に他の無線機へ送信する値は全ての無線機が他の無線機からスタートカウンター＝１９の値を受けて自己値及び次に他の無線機に送信する値をスタートカウンター＝２０に更新している。各無線機の共有データの値は更新されていないので共有データ＝０のまま維持されている。

【0131】

（ｂ）～（ｃ）の期間に無線機３の自己データが０→１に更新されたので、（ｃ）の時刻では、無線機３は無線機２から前回受信時のスタートカウンター＝２０の値を受けて、スタートカウンターの自己値及び他の無線機への送信値を２２としている。

【0132】

無線機３以外は他の無線機からスタートカウンター＝２０の値を受けてスタートカウンターの自己値及び他の無線機への送信値を２１としている。また、（ｃ）の時刻では無線機３以外の各無線機が保有する共有データの値は０のままである。

【0133】

その後、時刻が進んで（ｄ）の時刻では無線機３から無線機４へ共有データ＝１をもつＳＩＧがすでに送信されており、無線機３と無線機４のスタートカウンター＝２３、共有データ＝１となる。

【0134】

同様に無線機４から無線機５と無線機６へ、その後無線機６から無線機２へ、また、その後無線機２から無線機１へと順次、共有データ＝１をもつＳＩＧが送信されることにより、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）の各時刻では各無線機が保有するスタートカウンターと共有データは図３と図４に示す遷移によって、最終的に各無線機が保有する共有データは共有データ＝１となり、各無線機間で一致する。

【0135】

次に、本無線通信同期システムにおいて、予期せぬグループ分けの状態が生じた場合のことを考えてみる。（ｈ）の時刻において、無線機１、無線機２、無線機３と無線機６によるグループと無線機４と無線機５によるグループが生じており、前者の各無線機は（ｈ）の時刻においてスタートカウンター＝３５、共有データ＝２を保有しており、後者の各無線機はスタートカウンター＝３３、共有データ＝１を保有している。

【0136】

両者間で同期要求信号ＷＰとデータＳＩＧの送受信が行われないため、両者間でスタートカウンターと共有データの値は異なったままであり、どちらかに合わせることもできない。

【0137】

そこで、本発明においては、グループ分けの状態が生じないように、また、グループ分けの状態が生じても、すみやかにかにグループ分けの状態が解除されて、一つのグループとしてまとまるように、乱数等を利用して、送受信の相手が固定されない仕組みを設けている。

【0138】

すなわち、自己の無線機でデータの更新がない場合は、乱数を発生させ、その乱数値をみて、スタートカウンターの値は受信した値に対して、自己値を受信値＋１に更新する場合のみだけでなく、受信値－１に更新する場合もでてくるようにする。（図３の（ｉ）の時刻において無線機４は無線機５に比べスタートカウンターの値が－１だけ小さく更新されている。）そして、その受信値－１に更新したスタートカウンターの値を他の無線機に対して送信する。

【0139】

この送信されてきたスタートカウンターの値は他の無線機にとっては自己の保有するスタートカウンターの値より小さいため、受信値－１を送信してきた無線機からの同期要求信号ＷＰとデータＳＩＧは受理できず、受信値－１を送信した無線機以外の無線機からの同期要求信号とデータを受信せざるを得なくなる。（図３の（ｊ）の時刻においては、無線機５はグループ外の無線機１からの同期要求信号ＷＰとデータＳＩＧを受信して、無線機５と無線機４のスタートカウンターと共有データが一致している。）

【0140】

グループ分けが生じた時に、この受信値－１を送信した無線機以外の無線機が、自分のグループ外にあれば、グループ外の無線機と同期確立とデータ共有を行うことになり、グループ分けは自然に解消される。図３の（ｋ）の状態においてはグループ分けの状態は解消されて、システム内の各無線機が保有する共有データは各無線機間で一致している。

【0141】

また、システム内の共有データのことだけでなく、システム内の同期についても、（ｈ）の状態では２つのグループに分かれて、それぞれのグループ内の各無線機間では同期が取れているが、両者のグループ間では同期が取れていなかったものが、（ｋ）の状態では、システム内の全無線機間で同期が取れている。

【0142】

図５は本発明における複数の無線機から成る無線通信同期システムブロック図である。
無線機１～無線機６はお互いに同期要求信号ＷＰとデータＳＩＧの送受信を行うことによって、システム内全無線機間で同期がとれ、同一のデータを共有している。本システム内の各無線機間は送受信のタイミングの同期がとれているので、送信時だけでなく、受信時においても間欠動作が可能となり、各無線機は低消費電力を実現している。

【0143】

間欠動作とは通常はスリープ状態にあり、ほとんど電力を消費せず、必要時のみスリープ状態からウェイクアップして動作するというものである。例えば、本システム内の無線機による送信動作では１周期２５０ｍｓのうち、動作時間＝１ｍｓ、スリープ時間＝２４９ｍｓである。

【0144】

また、無線機６ ６０は図５におけるシステムではシステム全体として取得した制御データまたは収集データを記録、保存するために、ＵＡＲＴ（ＵＡＲＴ ＴＸＤ ７１とＵＡＲＴ ＲＸＤ ７２）にて外部のデータ記録装置７０に接続している。

【0145】

無線機６ ６０は外部のデータ記録装置７０から電源供給を受けるので、低消費電力であることを必要としない。ここでデータ記録装置７０とは、例えば、ＵＡＲＴ－ＵＳＢ変換回路とＰＣ（パーソナルコンピューター）を組み合わせたもので、ＵＡＲＴ－ＵＳＢ変換回路で無線機６ ６０から出力されるＵＡＲＴ形式のデータをＵＳＢ形式のデータに変換した後、ＰＣに入力して、ＰＣの記録装置に記録、保存する機能をもつものである。

【0146】

無線機１ １０、無線機２ ２０、無線機３ ３０、無線子機４ ４０、無線機５ ５０、と無線機６ ６０間の通信を２．４ＧＨｚの周波数帯で行っている。各無線機は、ＵＡＲＴ入出力を行って外部記録装置にデータを出力する無線機６を除いて、全てボタン電池で駆動する。無線機６は外部記録装置７０より電源供給を受ける。

【0147】

上記で各無線機間の通信を２．４ＧＨｚの周波数帯で行っていると述べたが、２．４ＧＨｚ以外の他の周波数帯でもよい。また、図５のシステムにおいて、各無線機間で通信を行う周波数とアドレスは同一（例えば、周波数は２４５０ＭＨｚ）である。近くに本発明と同一のシステムが存在して、そのシステムとの間で混信の可能性が出る場合は、システム毎に、周波数、またはアドレスを変えて対応可能である。

【0148】

無線機１ １０はボタン電池１１より約３Ｖの電源が供給され、この電源で、ＣＰＵ１４と無線送受信回路１６が動作する。ＣＰＵ１４は高速クロック発振器１２（１６ＭＨｚ）と低速クロック発振器１３（３２．７６８ｋＨｚ）の２つの発振器をもち、２つの基準クロックで動作する。

【0149】

高速クロック発振器１２は、ＣＰＵ１４のプログラムの動作クロック及び無線信号２．４ＧＨｚの基準クロックとして高速クロック１６ＭＨｚを生成する。無線信号の２．４ＧＨｚは高速クロック１６ＭＨｚをＰＬＬにより逓倍して生成される。

【0150】

低速クロック発振器１３は低速クロック３２．７６８ｋＨｚを生成し、ＣＰＵ１４の通常動作モードにおける各種基準タイマーとスリープモードにおいてもカウントアップ動作を続け、スリープモードからウェイクアップして通常動作モードへ起き上がるためのタイマーとして使用される。

【0151】

無線機１１０の通常の動作状態においては、ＣＰＵ１４の高速クロック１６ＭＨｚと低速クロック３２．７６８ｋＨｚは共に動作している。
スリープモードにおいては、ＣＰＵ１４の高速クロック１６ＭＨｚは停止し、したがってＣＰＵ１４のプログラムの動作も停止し、低消費電力の状態になる。

【0152】

スリープモードにおいても低速クロック３２．７６８ｋＨｚによるタイマーカウント動作を継続しており、スリープモードに入った後、この低速クロック３２．７６８ｋＨｚに基づいた一定時間経過後、ＣＰＵ１４はスリープモードから起き上がって、通常動作モードに移行し、プログラムの動作を再開する。

【0153】

無線機１ １０のＣＰＵ１４は無線データ信号を他の無線機あてに送信後、直ちにスリープモードに入るが、スリープモードに入った後、スリープモードから起き上がる周期は２５０ｍｓである。

【0154】

無線機１ １０、無線機２ ２０、無線機３ ３０、無線機４ ４０、無線機５ ５０、無線機６ ６０の各無線機は他の無線機に向けて、同期要求信号ＷＰとデータＳＩＧを送信するが、各無線機が他の無線機から同期要求信号ＷＰとデータＳＩＧを受信する相手はあらかじめ決められるものでなく、各無線機で生成される乱数等により、それぞれ異なる送受信タイミングが発生し、これらのタイミングにより、偶然的に決められる。すなわち、各無線機が他の無線機から同期要求信号ＷＰとデータＳＩＧを送受信する相手は固定されない仕組みを有する。

【0155】

無線機１ １０のＳＷ１５はＣＰＵ１４への入力を意味するものであり、ＳＷ自体は１極に限らず何極かのＳＷであってもよい。また、メカニカルなＳＷでなくても、何らかの情報をＣＰＵ１４に報知するという意味で、温度等のアナログ的なセンサー入力であってもよい。

【0156】

ＣＰＵ１４はアナログ的なセンサー入力に対しても、ＣＰＵ内部のＡ／Ｄ変換機能を使ってデジタル情報として取り込むことができる。他の無線機２～無線機５のＳＷ２５、ＳＷ３５、ＳＷ４５、ＳＷ５５も同様である。

【0157】

また、無線機１ ＬＥＤ１７はＣＰＵ１４での処理結果としての出力を意味するものであり、ＬＥＤに限らずブザーでもよいし、また、外部への出力でもよい。他の無線機２～無線機６のＬＥＤ２７、ＬＥＤ３７、ＬＥＤ４７、ＬＥＤ５７、ＬＥＤ６７も同様である。

【0158】

ＳＷ１５～ＳＷ５５とＬＥＤ１７～ＬＥＤ６７による制御の例としては、ＳＷ１５～ＳＷ５５の入力値に応じて、ＬＥＤ１７～ＬＥＤ６７をＯＮ／ＯＦＦさせた時のそのデューティ比やその周期を変更することが考えられる。

【0159】

例えば、ＳＷ１５～ＳＷ５５のいずれかに、例えばＳＷ１５にアクティブな入力があると、その値に応じて、ＬＥＤ１７～ＬＥＤ６７の全てのＬＥＤをＯＮ／ＯＦＦする周期が変わり、それらのＬＥＤは同期要求信号ＷＰにより、全て同期してＯＮ（点灯）／ＯＦＦ（消灯）する。

【0160】

また、そのＳＷ１５の入力が非アクティブになり、ＳＷ２５に別のアクティブな入力があり、その値が最初にＳＷ１５に入力された値と異なれば、ＬＥＤ１７～ＬＥＤ６７のＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦ周期もまた変わるというような制御例が考えられる。

【0161】

ＳＷ１５～ＳＷ５５のアクティブな入力の値とＬＥＤ１７～ＬＥＤ６７のＬＥＤのＯＮ／ＯＦＦ周期については、同期要求信号ＷＰと同時の送受信されるデータＳＩＧによって、無線機１～無線機６の間で共有される。

【0162】

ＬＥＤ１７～ＬＥＤ６７を各無線機から外部への出力として制御することもできる。例えば、屋外のお互いにいくらか距離の離れた複数の建屋等構造物に発光体を設置し、その発光体の点灯を同期してＯＮ／ＯＦＦさせて、イルミネーションを作ることも可能である。

【0163】

無線機１～無線機６の各無線機は他の無線機あてに、同期要求信号ＷＰとデータＳＩＧを送信するが、各無線機が他のどの無線機から、同期要求信号ＷＰとデータＳＩＧを受信するかは不定であり、固定化されていない。

【0164】

時々刻々と同期要求信号ＷＰとデータＳＩＧを受信する相手は変化する。図５はある時刻における、各無線機が同期要求信号ＷＰとデータＳＩＧを受信する相手を示している。

【0165】

無線機１は無線機２からＷＰ＋ＳＩＧ２ １０１を受信、無線機２は無線機３からＷＰ＋ＳＩＧ３ １０３、無線機３は無線機２からＷＰ＋ＳＩＧ２ １０２を受信している。無線機１と無線機３は同じ無線機２からＷＰ＋ＳＩＧ２を受信しているが、無線機２からＷＰ＋ＳＩＧ２を送信する時刻が異なっているのが一般的であり、無線機１と無線機３が受信するＷＰ＋ＳＩＧ２ １０１とＷＰ＋ＳＩＧ２ １０２は送信時刻が異なり、別物である。

【0166】

無線機４は無線機３からＷＰ＋ＳＩＧ３ １０４を受信し、無線機５は無線機４からＷＰ＋ＳＩＧ４ １０６を受信している。無線機６は無線機４からＷＰ＋ＳＩＧ４ １０５を受信し、そのＳＩＧ４の内容を外部のデータ記録装置７０に記録している。

【0167】

図６は本発明における無線通信同期システムにおける各無線機のＣＰＵの動作フローである。各無線機は電源が投入されて、各無線機のＣＰＵがリセットされて動作開始すると、まず、連続受信状態に入り、他の無線機からの同期要求信号ＷＰの受信を待つ。

【0168】

ＲＴＣインターバルタイマーは２５０ｍｓのインターバルタイマーであり、図１及び図２の無線機が送信動作のみを行う場合のインターバルＴＭに相当する。このインターバルで各無線機は同期要求信号ＷＰとデータＳＩＧの送信を行う。

【0169】

本ＲＴＣインターバルタイマーのタイムアップ毎に（ＴＭ経過毎に）、ＲＴＣカウンターはカウントアップする。ＲＴＣカウンターはリセット直後０であり、また、そのカウント値が１２０になる毎に（２５０ｍｓ×１２０＝３０秒毎に）、０クリアされる。

【0170】

無線機が連続受信状態でＷＰを待つのはＲＴＣカウンター＜＝２０（２５０ｍｓ×２０＝５秒）までの時間で、その時間にＷＰを受信できなければ、自らがＴＭ経過毎に、ＷＰの送信を開始する。

【0171】

無線機はＲＴＣカウンター＝１２０以外の場合は、ＷＰを送信後、スリープ状態に入り、ＴＭ経過後スリープ状態からウェイクアップして動作状態に移行し、再度ＷＰを送信して、また、スリープ状態に入るという動作を繰り返す。

【0172】

ＲＴＣカウンター＝１２０になれば、（ＲＴＣカウンター＝０にクリアして）、ＷＰを受信する。各無線機がＷＰを受信する動作を行うのはＲＴＣカウンター＝１２０の場合のみであり、すなわち、２５０ｍｓインターバルでスリープ→ウェイクアップを繰り返し、３０秒毎に１回のウェイクアップのタイミングでＷＰ＋ＳＩＧの受信動作を行い、他のウェイクアップのタイミングではＷＰ＋ＳＩＧの送信動作のみ行っている。

【0173】

ＲＴＣカウンター＝１２０になり、ＷＰを受信した場合は、そのＷＰに続くＳＩＧの内容をチェックする。ＳＩＧの内容にはスタートカウンターと各無線機の共有データが含まれている。スタートカウンターはＣＰＵリセット直後０であり、その後はカウント動作を続け、ＣＰＵリセットされるまで、０には戻らない。

【0174】

各無線機のスタートカウンターはＲＴＣカウンターのカウントアップのタイミングでカウントアップすると共に、他の無線機からの受信したスタートカウンターの値を元に以下の様に更新する。また、その更新されたスタートカウンターの値を他の無線機へ送信する。

【0175】

（１）リセット後または自己保有の共有データを更新した後は、一定時間（１０分間）経過するまで
（ａ）自己のスタートカウンター値＝受信したスタートカウンター値＋２
（２）（１）以外の場合
乱数を発生させ、その乱数値により
（ｂ）自己のスタートカウンター値＝受信したスタートカウンター値＋１
（ｃ）自己のスタートカウンター値＝受信したスタートカウンター値－１

【0176】

また、受信したスタートカウンターの値に対しては以下の場合のみ受理する
受信したスタートカウンター＞＝自己のスタートカウンターの値

【0177】

受理しないと、同期要求信号ＷＰによる同期合わせも行われないし、またデータＳＩＧに含まれる共有データも受け付けられないので、自己の共有データの更新ができない。受理しない場合は、別の受信機からのＷＰ＋ＳＩＧの受信することになる。すなわち、別の受信機から受信する機会が得られたと解釈できる。

【0178】

各無線機においては、スタートカウンターは先に立ち上がった方が、先にカウント動作を始めているので、カウント値が大きいため、後から立ち上がった無線機は自然と、先に立ち上がった無線機に同期を合わせるように動く。

【0179】

ランダムに自己のスタートカウンター値＝受信したスタートカウンター値－１にして、あえて、受信したスタートカウンター＞＝自己のスタートカウンターの値
を満足できないようしている。

【0180】

このようにするのは、無線通信同期システム内でグループ分けの状態が生じないように、また、グループ分けの状態が生じてもすみやかにその状態が解消されるように、グループ内でなくグループ外の別の受信機からも受信できるようにするためである。各無線機間で送信または受信する相手は固定しないようにする仕組みである。

【0181】

なお、図５のフローにおいて、ＷＰウェイトタイマーの記載があり、ＷＰを受信するタイミングになって、２８０ｍｓ経過しても、ＷＰを受信できない時は、受信動作を打ち切り、送信動作を開始するというものである。

【0182】

ＷＰ受信のタイミングで、自己のスタートカウンター値＝受信したスタートカウンター値－１に設定した無線機からのＷＰは受信できなくなるため、前回ＷＰを受信した無線機が自己のスタートカウンター値＝受信したスタートカウンター値－１に設定されれば、今回は同じ無線機からは受信できなくなるという状況になる。

【0183】

この時は、今回の受信タイミングでは、別の無線機からのＷＰを受信するか、または今回の受信タイミングでは受信できずに、次回の受信タイミングで再度受信動作を行うことになる。その結果、前回受信した無線機とは別の無線機からのＷＰを受信することになることもあるが、これははＷＰを受信できずに、受信動作を打ち切ったため、新ためて別の無線機との同期合わせのタイミングを作ることなったためである。

【符号の説明】

【0184】

１０ 無線機１
１１ ボタン電池
１２ 高速クロック発振器（１６ＭＨｚ）
１３ 低速クロック発振器（３２．７６８ｋＨｚ）
１４ ＣＰＵ
１５ ＳＷ（無線機１）
１６ 無線送受信回路
１７ ＬＥＤ（無線機１）
２０ 無線機２
２５ ＳＷ（無線機２）
２７ ＬＥＤ（無線機２）
３０ 無線機３
３５ ＳＷ（無線機３）
３７ ＬＥＤ（無線機３）
４０ 無線機４
４５ ＳＷ（無線機４）
４７ ＬＥＤ（無線機４）
５０ 無線機５
５５ ＳＷ（無線機５）
５７ ＬＥＤ（無線機５）
６０ 無線機６
６７ ＬＥＤ（無線機６）
７０ データ記録装置
７１ ＵＡＲＴ信号 ＴＸＤ
７２ ＵＡＲＴ信号 ＲＸＤ
１０１ 無線機２から無線機１への同期要求信号ＷＰ＋ＳＩＧ２
１０２ 無線機２から無線機３への同期要求信号ＷＰ＋ＳＩＧ２
１０３ 無線機３から無線機２への同期要求信号ＷＰ＋ＳＩＧ３
１０４ 無線機３から無線機４への同期要求信号ＷＰ＋ＳＩＧ３
１０５ 無線機４から無線機６への同期要求信号ＷＰ＋ＳＩＧ４
１０６ 無線機４から無線機５への同期要求信号ＷＰ＋ＳＩＧ４
ＴＭ 無線機が送信モードのみを行う場合のインターバル
ＲＣＶ 無線機が送受信モードを行う場合のインターバル
Ａ 無線機の低消費電力モードの時間
（各インターバルで送信モードの動作を行う場合）
Ｂ 無線機の低消費電力モードの時間
（各インターバルで送受信モードの動作を行う場合）
ＷＰ ある無線機から他の無線機への同期要求信号
ＳＩＧ１ 無線機１から他の無線機への送信される制御データまたは収集データ
ＳＩＧ２ 無線機２から他の無線機への送信される制御データまたは収集データ
ＳＩＧ３ 無線機３から他の無線機への送信される制御データまたは収集データ
ＳＩＧ４ 無線機４から他の無線機への送信される制御データまたは収集データ
α 無線機の送信モードでの送信動作（処理）時間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】