專利名稱：無線裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在無線裝置進行無線通信時搜索通信路徑的方法。
背景技術：
以往，這種無線裝置由位于系統的最上級的服務器統一管理通信路徑(例如，參照專利文獻I)。另外，觀察進行通信的終端與相鄰的終端的電場強度之差，搜索差大的路徑，來構建通信路徑(例如，參照專利文獻2)。專利文獻1:日本特開號公報專利文獻2:日本特開平11-168526號公報

發明內容
_5] 發明要解決的問題然而，在上述以往的方法中，如果構成系統的無線終端沒有被全部設置，則無法決定路徑，或者需要能夠判別終端與終端之間的電場強度的差異的具有寬的動態范圍的電場強度判別單元。因此，存在設置終端時無法簡單地確認通信魯棒性等、缺乏系統的施工性這樣的問題。另外，這些方法僅僅是基于作為無線終端間的信號水平的固定的判斷基準進行了路徑設定搜索，因此特別是在無線終端被固定的情況下難以確保強健的通信質量。另外，如果一律基于判斷基準搜索要連接的無線機，則受到進行搜索時的周圍環境或衰弱(fading)的影響，需要進行明顯縮短通信距離的路徑設定。除此之外，需要大量的進行中繼的終端，從而系統的引入成本、維護成本成為問題。用于解決問題的方案為了解決上述以往的問題，本發明的無線裝置進行了如下設計:僅在該無線裝置與作為連接目的地的上一級終端之間引入搜索通信路徑的通信協議，且在搜索路徑時基于無線終端間的信號水平(電場強度)進行決定，但是設為根據無線機所接收到的信號水平改變與上級終端進行連接時的判斷基準。例如，在無線裝置搜索要連接的上級終端時，在確認出多個與上級終端之間的通信狀態良好的終端的情況下，將通信狀況、上級終端自身的中繼級數、或者已經擔負的下級終端的臺數等加以考慮來進行決定。另一方面，在無法確認出與上級終端之間的通信狀態良好的終端的情況下，選擇無線終端間的信號水平最大的終端。發明的效果在本發明的無線裝置中，考慮無線終端的設置信息來搜索無線裝置間的通信路徑，因此在被固定的無線裝置中能夠確保強健的通信路徑，并且能夠取得盡可能長的無線終端間的距離。并且，能夠有效地減少進行中繼的終端，從而能夠抑制引入成本、維護成本。


圖1是本發明的實施方式I的各終端的內部框圖。
圖2是表示本發明的實施方式I的時隙的圖。圖3是表示本發明的實施方式I的時隙的詳細內容的圖。圖4是表示本發明的實施方式I的集中器與儀表接口之間的時隙的一致性的圖。圖5是表示本發明的實施方式I的電文結構的圖。圖6是表示本發明的實施方式I的系統圖。圖7是表示本發明的實施方式I的儀表接口的集中器搜索時序的圖。圖8是說明本發明的實施方式I的搜索條件閾值的圖。圖9是表示本發明的實施方式I的集中器搜索運算例的圖。圖10是本發明的實施方式2的中繼器的內部框圖。圖11是表示本發明的實施方式2的中繼器設置信息的計算方法的圖。圖12是表示本發明的實施方式2的儀表接口的中繼器搜索時序的圖。圖13是表示本發明的實施方式2的中繼器搜索例的圖。圖14是表示中繼器中的連接終端判斷處理例的流程圖。
具體實施例方式在第一發明中，無線裝置具備:接收部，其接收從上級終端發送的通信信號；水平計算部，其計算由上述接收部接收到的通信信號的接收信號水平；存儲部，其存儲預先確定的閾值水平；以及連接目的地決定部，其決定要連接的上級終端，在該無線裝置中，上述連接目的地決定部將由上述水平計算部計算出的接收信號水平與存儲在上述存儲部中的閾值水平進行比較，根據其大小關系來改變決定要連接的上級終端的方法。通過設為這樣的結構，能夠提供一種能夠容易地組建網絡且提高了施工性的無線裝置，并且通過將天線分集、路徑分集、時間分集等相組合，能夠實現通信區域的擴大、或者通信量的減少、無線裝置的消耗電流的抑制。在第二發明中，在上述接收部接收到來自多個上級終端的通信信號并在基于多個上述通信信號計算出的接收信號水平中包含有存儲在上述存儲部中的閾值水平以上的接收信號水平的情況下，上述連接目的地決定部進行控制使得與上述接收信號水平為上述閾值水平以上的上級終端中的、從該上級終端到預先確定的無線終端為止的中繼級數最小的上級終端進行連接。通過設為這樣的結構，能夠實現無線網絡的通信所花費的時間(延遲(latency))的減少、或者無線裝置的消耗電流的減少。在第三發明中，在上述接收部接收到與多個上級終端的通信信號并由上述水平計算部計算出的多個接收信號水平全部小于預先確定的信號水平的情況下，上述連接目的地決定部進行控制使得與由接收信號水平計算部計算出的接收信號水平最大的上級終端進行連接。通過設為這樣的結構，能夠在將無線裝置簡單地插入到網絡中的同時確保通信區域的擴大、強健的通信，并且通過針對以上述條件決定出的連接組合使用天線分集、路徑分集、時間分集等的控制，能夠確保更穩定的連接。在第四發明中，在上述接收部接收到與多個上級終端的通信信號并在基于多個上述通信信號計算出的接收信號水平中包含有存儲在上述存儲部中的閾值水平以上的接收信號水平的情況下，上述連接目的地決定部進行控制使得與上述接收信號水平為上述閾值水平以上的上級終端中的、該上級終端已經連接的下級終端的數量最少的上級終端進行連接。通過設為這樣的結構，能夠均衡地構成網絡上的各終端的連接數，并且能夠實現消耗電流的減少。在第五發明中，無線通信系統具備最下級終端和多個中繼終端作為上述第一發明所涉及的無線裝置，該多個中繼終端在該最下級終端與最上級終端之間進行中繼并被定位為上述最下級終端的上級終端，在該無線通信系統中，上述最下級終端構成為:在該最下級終端的接收部接收到來自多個上級終端的通信信號并在基于多個該通信信號計算出的接收信號水平中包含有上述閾值水平以上的接收信號水平的情況下，上述連接目的地決定部將具有上述閾值以上的接收信號水平的上級終端中的從最上級終端到各上級終端為止的中繼級數最小的上級終端、或者已經連接于該上級終端的下級終端的數量最少的上級終端決定為連接目的地，在上述接收部接收到來自多個上級終端的通信信號并基于多個該通信信號計算出的接收信號水平全部小于上述閾值水平的情況下，上述連接目的地決定部將上述接收信號水平最大的上級終端決定為連接目的地，上述中繼終端構成為:在該中繼終端的接收部接收到來自多個上級終端的通信信號并在基于多個該通信信號計算出的接收信號水平中包含有上述閾值水平以上的接收信號水平的情況下，上述連接目的地決定部將具有上述閾值以上的接收信號水平的上級終端中的從最上級終端到各上級終端為止的中繼級數最小的上級終端、或者已經連接于該上級終端的下級終端的數量最少的上級終端決定為連接目的地，在上述接收部接收到來自多個上級終端的通信信號并基于多個該通信信號計算出的接收信號水平全部小于上述閾值水平的情況下，上述連接目的地決定部決定為與任一個上級終端都不連接。通過設為這樣的結構，關于最下級終端，能夠期待與上述第一 第四發明中所說明的相同的作用效果，另一方面，關于中繼終端，能夠使得不與接收信號水平小于閾值的上級終端進行連接，因此能夠提高中繼終端的通信的可靠性。下面，參照附圖來說明本發明的實施方式。此外，本發明并不限定于該實施方式。(實施方式I)下面，參照附圖來說明本發明的實施方式I。此外，本發明并不限定于該實施方式。圖1示出了與本發明的無線通信系統所涉及的上級終端或最上級終端相當的集中器(concentrator)以及與最下級終端相當的儀表接口(meter interface)的各框圖。本發明的系統由集中器100、儀表接口 150以及儀表(meter) 180構成。首先進行圖1的各模塊的說明。集中器100具備長距離無線部101、運算部102、短距離無線部103、基準時鐘生成部104、水平運算部105以及設置信息存儲部106。長距離無線部101由用于進行長距離通信的設備構成。運算部102進行控制使得在兩個無線部之間以預先確定的協議或標準進行通信。短距離無線部103與后述的儀表接口 150進行通信。基準時鐘生成部104生成在與儀表接口 150進行通信時用于同步地進行通信的基準定時。水平運算部105計算從儀表接口 150發送并由短距離無線部103接收到的信號的信號水平。設置信息存儲部106例如存儲關于集中器100的設置高度、周圍狀況或者環境等的信息來作為集中器100的設置信息。儀表接口 150具備接口無線部151、接口部152、接口運算部153、基準時鐘生成部154、接口水平運算部155、解調部156、存儲部157以及連接目的地決定部158。接口無線部151與上述集中器100進行通信。接口部152讀取由儀表180的計數部181計數得到的計數。接口運算部153定期地控制上述接口部152，或者以預先確定的時序或協議控制接口無線部151。基準時鐘生成部154生成作為基準的時鐘以與集中器100進行同步通信。接口水平運算部155通過上述接口無線部151接收來自集中器100的信號并運算其信號水平。解調部156利用由接口無線部151進行了信號處理后的數據按照預先確定的協議生成解調數據。存儲部157對與信號水平有關的規定的閾值(搜索條件閾值)進行存儲，該規定的閾值用于在儀表接口 150內的接口無線部151搜索要連接的集中器100時改變搜索規則。連接目的地決定部158根據接收信號的信號水平、連接于集中器100的下級終端的數量等來決定要與儀表接口 150連接的上級終端。概述連接目的地的決定處理。例如在存在多個由接口水平運算部155計算出信號水平并由解調部156解調出的集中器的信號的情況下，在連接目的地決定部158中如下進行判斷。在接口水平運算部155的輸出(信號水平)為存儲在存儲部157中的搜索條件閾值以上的情況下，選擇連接于集中器的下級終端的數量最少的集中器作為連接目的地。另夕卜，在僅存在小于存儲在存儲部157中的搜索條件閾值的接口水平運算部155的輸出(信號水平)的情況下，進行控制使得與接口水平運算部155的輸出值最大的集中器進行連接。接著，說明集中器100的更具體的結構例。集中器100內的長距離無線部101是在便攜電話等中使用的規格的無線單元，例如通過GSM(Global System for MobileCommunications:全球移動通信系統)、GPRS (General Packet Radio Service:通用分組無線服務)、EDGE (Enhanced Data GSM Environment:增強數據速率GSM環境)等功能性結構來實現。該長距離無線部101經由公共線路或網絡與管理用服務器進行連接。能夠通過該管理用服務器進行集中器100的狀態監視、操作、管理等。另外，作為硬件結構，包括天線、低噪聲放大器、檢波器、振蕩電路、混頻器(mixer)、相位同步電路、分頻器、解調電路、調制電路、功率放大器、電壓控制振蕩電路以及具有上述功能的處理器等。短距離無線部103是與長距離無線部101相比發送輸出功率相等或較小、用于與連接在下級的儀表接口 150進行通信的通信部分。作為結構，包括天線、低噪聲放大器、檢波器、振蕩電路、混頻器、相位同步電路、分頻器、解調電路、調制電路、功率放大器、電壓控制振蕩電路以及具有上述功能的處理器等。水平運算部105為了運算由上述短距離無線部103接收到的信號的水平，而包括模擬-數字轉換電路、比較器、檢波電路、時鐘電路、運算電路等。設置信息存儲部106如上所述那樣用于存儲關于集中器100的設置高度、周圍狀況或者環境等的設置信息，由非易失性存儲器、微計算機等構成。運算部102根據由集中器100的長距離無線部101接收到的來自上級的命令，來控制集中器的狀態，或者經由下級的儀表接口 150的接口無線部151獲取儀表180的信息。運算部102由微計算機、存儲數據或程序的存儲器等構成。基準時鐘生成部104為了生成與儀表接口等進行同步通信所需的基準時鐘，而包括振蕩電路(例如由晶體振子、陶瓷振子、電容器、晶體管、電感器等構成的振蕩電路等)以及溫度校正用電路。接著，說明儀表接口 150的更具體的結構例。儀表接口 150內的接口無線部151是用于與包括集中器100在內的其它短距離無線機進行通信的無線部。作為結構，包括天線、低噪聲放大器、檢波器、振蕩電路、混頻器、相位同步電路、分頻器、調制電路、功率放大器、電壓控制振蕩電路以及具有上述功能的處理器等。基準時鐘生成部154為了生成與儀表接口等進行同步通信所需的基準時鐘，而包括發送電路、例如由晶體振子、陶瓷振子、電容器、晶體管、電感器等構成的發送電路等以及溫度校正用電路。接口部152具有檢測儀表180內的計數部181的動作的功能。作為結構，例如包括簧片開關(reed switch)、線圈、靜電傳感器等、檢測計數部181的動作的傳感器、半導體元件等。接口運算部153由微計算機、存儲數據或程序的存儲器等構成。接口水平運算部155計算由接口無線部151接收到的、從其它的無線裝置發送過來的信號的水平，包括模擬-數字轉換電路、檢波電路、比較器、微計算機等。解調部156具有用于按照預先確定的協議等對由接口無線部151接收到的其它的信號進行解調的功能，由波形整形電路、檢波電路、水平變換電路、微計算機等構成。存儲部157為了事先存儲當儀表接口 150搜索要連接的集中器100時要改變的搜索條件閾值，而由非易失性存儲器、微計算機等構成。連接目的地決定部158為了將存儲在存儲部157中的搜索條件閾值與從接口水平運算部155輸出的信號水平進行比較來決定要連接的上級終端的搜索條件，而由微計算機等構成。儀表180是煤氣表、水表、電表、電流計、壓力計、流量計、熱量計等、用于管理能量的消耗量、流量的儀表。另外，計數部181嵌入有壓力傳感器、量器(析)、超聲波等流量傳感器等、用于統計消耗量、流量的傳感器單元。接著，使用圖2來說明集中器100與儀表接口 150之間的通信方式。圖2表現用于集中器100與儀表接口 150進行通信的時隙。集中器100和儀表接口 150都將時隙分割為上級、下級，與時隙相應地分出進行發送的時間段和進行接收的時間段。另外，集中器100與儀表接口 150的時隙根據各自的硬件等所具有的時鐘等進行同步，且各自的時隙在某固定時間內是一致的，因此能夠進行通信。例如在圖2中，集中器的時隙被分為上級和下級，下級時隙表示用于與連接在集中器的下級的儀表接口 150進行通信的時隙。另外，儀表接口 150的時隙中的上級表示與所連接的集中器進行通信時的時隙。在此，作為上級，應用集中器，作為下級，應用儀表接口，但是將上級和下級進行對調也沒有問題。接著，更詳細地說明圖2的時隙。圖3是時隙的詳細內容。如圖3所示，下級時隙被分割為作為發送基準信號(例如信標信號)的時間的基準信號發送時隙和發送和接收數據信號(例如包含電文式的信息的信號)的數據信號時隙。基準信號發送時隙是從集中器(上級設備)向儀表接口(下級設備)發送基準信號的時隙，在該時隙，集中器發送預先決定的基準信號。關于數據信號時隙，是在集中器與儀表接口之間根據預先決定的標準而僅在需要時發送和接收例如比基準信號長的電文式的信號的時隙。另一方面，上級時隙被分割為接收基準信號的基準信號接收時隙和發送和接收數據信號的數據信號時隙。基準信號接收時隙是接收從集中器(上級設備)向儀表接口(下級設備)發送的基準信號的時隙，儀表接口定期地接收預先決定的基準信號。與下級時隙同樣地，數據信號時隙是在集中器與儀表接口之間根據預先決定的標準而僅在需要時例如以比基準信號長的電文式發送和接收信號的時隙。接著，使用圖4來說明集中器與儀表接口之間的通信。圖4是關于集中器和儀表接口的各時隙將圖2及圖3的記載內容匯總來記載的圖。集中器的時隙與儀表接口的時隙如圖4所示那樣處于同步狀態。在圖4中，集中器在下級時隙的基準信號發送時隙的定時向儀表接口發送基準信號。另一方面，儀表接口在上級時隙的基準信號接收時隙的定時接收上述基準信號。另外，在數據通信時隙，根據預先決定的標準，僅在需要發送和接收數據信號時發生通信。接著，根據圖5，針對從集中器100、儀表接口 150發送的數據信號的電文結構進行說明。圖5示出了在圖4所示的集中器和儀表接口的各時隙中使用的數據信號的電文結構例。在圖5的電文結構中，由位同步圖案、幀圖案以及數據圖案構成。位同步圖案是交替接續的信號，位于電文結構的最開頭。幀圖案是用于使集中器、儀表接口識別
是在本發明所涉及的系統中使用的電文的數據列，是系統固有的數據。最后，數據圖案是與預先確定的協議相應的數據，例如是包含發送側的設備的識別ID、接收發送信號的一側的設備(目的地)的ID、各種控制信號以及信息的數據列。另外，此處包含有后述的上級設備的設置評價值、上級設備的中繼級數信息以及上級設備已經連接的下級終端的數量信息。接著，使用圖6及圖7說明圖1中所說明的儀表接口搜索要進行通信的集中器的過程。圖6是記載了具備多個集中器的形態作為本實施例所涉及的無線通信系統的圖。如該圖6所示，本實施例的系統是放置有三臺集中器100、200、300以及一臺儀表接口 150的環境。說明在該環境中儀表接口 150搜索要進行通信的集中器的方法。圖7的(a)是說明 圖6所記載的儀表接口搜索要連接的集中器時的時序的圖。另夕卜，圖7的(b)是表示圖7的(a)中的連接終端的判斷處理的詳細內容的流程圖。首先，按圖7的(a)說明儀表接口 150搜索要連接的集中器的過程。首先，儀表接口 150在規定的定時轉變為與發送和接收普通的查表值及流量的異常等的通信模式不同的用于搜索要連接的集中器的模式(搜索模式)(SlOl)。能夠適當地設定規定的定時，該規定的定時例如可以是由設置儀表接口 150的操作員等對儀表接口150進行規定的操作輸入的時刻，可以是預先設定的周期性的定時，或者也可以是不能進行上述普通模式下的通信的狀態持續規定期間后的時刻。進入搜索模式的儀表接口 150控制接口無線部151使其在預先決定的時間內連續進行接收(S102)。在連續接收的期間內，儀表接口 150通過儀表接口 150內的接口無線部151接收從集中器定期地發送過來的基準信號，并通過接口水平運算部155將該信號變換為RSSI (Received Signal Strength Indicator:接收信號強度指示)水平,來獲取集中器與儀表接口 150之間的電場強度水平。在此，在從多個集中器接收到信號時，分別通過接口水平運算部155計算電場強度水平(S103)。接著，在連接目的地決定部158中讀出存儲在存儲部157中的搜索條件閾值，并與在S103中計算出的電場強度水平進行比較，判斷要與哪個集中器進行連接(S104)。參照圖7的(b)，更詳細地說明步驟S104的連接終端判斷處理。儀表接口 150判斷是否從多個集中器接收到基準信號、換言之所獲取到的電場強度水平是否存在多個(S104-1)。在此，在僅從一個集中器接收到基準信號的情況下，所獲取到的電場強度水平為一個。這樣，在所獲取到的電場強度水平僅為一個的情況下(S104-1 否”)，將發送了所接收到的基準信號的集中器決定為要連接的終端(S104-2)。另一方面，在判斷為所計算出的電場強度水平存在多個的情況下(S104-1:“是”)，如下那樣決定連接目的地。即，判斷在所獲取到的多個電場強度水平中是否存在搜索條件閾值以上的電場強度水平(S104-3)。然后，在存在那樣的電場強度水平的情況下(S104-3 是”)，從發送表示該電場強度水平的基準信號的集中器中，將已經連接的下級終端的數量最少的集中器決定為要連接的終端(S104-4)，并進行控制使得與其進行連接。與此相對，在不存在能夠以搜索條件閾值以上的電場強度水平進行通信的集中器的情況下(S104-3 否”)，與電場強度水平小于搜索條件閾值的集中器進行連接。在此，在電場強度水平小于搜索條件閾值的集中器存在多個的情況下，將其中的電場強度水平最大的集中器決定為要連接的終端(S104-5)。這樣，根據電場強度水平以及已經連接于集中器的下級終端的數量來決定要連接的終端(S104-2、S104-4、S104-5)，從而完成連接終端的判斷處理(S104)。當通過S104的處理來決定出儀表接口 150要連接的集中器時，儀表接口150結束搜索模式(S105)。此外，圖7的(b)所示的流程圖是一個例子，連接終端的判斷處理并不限定于該流程圖所示的過程。即，只要進行如下處理即可:在存在表示搜索條件閾值以上的電場強度水平的集中器的情況下，從其中選擇下級終端的連接數最少的集中器，在僅存在表示小于搜索條件閾值的電場強度水平的集中器的情況下，從其中選擇電場強度水平最大的集中器，將所選擇的集中器決定為要連接的終端。接著，使用圖8來說明搜索條件閾值的決定方法。圖8是示意性地示出與集中器100和儀表接口 A (150a)、儀表接口 B (150b)、儀表接口 C (150c)之間的各個電場強度水平相應的區域的圖。區域1 (250)是被認為在集中器100與位于該區域1 (250)的儀表接口 A(150a)之間進行無線通信時可靠地成功進行通信的區域。也就是說，考慮集中器100和儀表接口A(150a)各自的無線裝置的規格且考慮各個終端被設置的環境下的衰弱、遮蔽物的影響、周圍環境的噪聲等變動因素，進一步考慮與需要相應的余量(margin),在此基礎上，將能夠可靠地進行通信的區域設定為區域I (250)。在此所說的無線裝置的規格是指天線規格、發送輸出功率的規格、放大器的噪聲水平的規格、接收靈敏度等。區域2 (260)是被認為在集中器100與位于該區域2 (260)的儀表接口 B (150b)進行通信時以某一比例成功進行通信的區域。這是例如由于衰弱、周圍環境的噪聲而通信成功率不是100%的區域。另外，該區域2 (260)并不是完全不能進行通信的區域，而是即使通信失敗也能夠通過例如利用時間分集(time diversity)來進行重發控制、利用使用與目前為止構建的網絡的路徑不同的路徑的路徑分集(route diversity)、或者還可以使用天線分集(antenna diversity)來使通信成功率接近100%的區域。區域3 (270)是在集中器100與位于該區域3 (260)的儀表接口 C (150c)進行通信時幾乎不能通信的區域。該區域是從各終端發送的電波的水平與周圍噪聲或無線機自身中所存在的噪聲水平相等或者低于該噪聲水平、難以期待通信成功的區域。搜索條件閾值為表現上述的區域I (250)與區域2(260)的邊界的數值。因而，在儀表接口搜索要連接的集中器100時，在表示搜索條件閾值以上的電場強度水平的集中器存在多個的情況下、即在位于區域1 (250)的集中器存在多個的情況下，當僅考慮通信成功率時，無論選擇哪個集中器，通信成功率都為100%。因而，不僅根據通信成功率，還能夠根據已經連接于作為上級終端的集中器100的儀表接口(下級終端)的數量進行選擇(參照圖7的(b)的步驟S104-4)等、以其它的條件選擇連接目的地。另一方面，在位于區域2 (260)的儀表接口從多個集中器中搜索要連接的集中器的情況下，通信成功率并非100%而是能夠以某一成功率進行通信的集中器(即，通信成功率小于100%的集中器)存在多個。此時，為了更加提高通信成功率，而期望選擇電場強度水平最大的集中器(參照圖7的(b)的步驟 S104-5)。接著，使用圖9說明儀表接口搜索集中器時的判斷方法。在圖9所示的例子中，設置有儀表接口 A(150a)、儀表接口 B(150b)以及儀表接口 C(150c)。而且，在下面，依次說明各儀表接口從集中器A (100)、集中器B (200)以及集中器C (300)中選擇要連接的集中器的例子。相對于各儀表接口，存在將基準信號發送過來的三臺集中器100、200、300。圖9還示出了各儀表接口通過接口無線部151接收從三臺的各集中器發送過來的基準信號并根據接收到的基準信號通過接口水平運算部155計算出該信號的電場強度水平(RSSI水平)的結果。儀表接口 A(150a)根據從各個集中器接收到的基準信號計算RSSI的結果為從集中器100、200、300分別獲得了值6、7、9。預先存儲在儀表接口 A(150a)的存儲部157中的搜索條件閾值為“5”，所獲得的RSSI全部為搜索條件閾值以上(參照圖7的(b)的S104-3的“是”)。因而，儀表接口 A(150a)內的連接目的地決定部158獲得從集中器發送過來的與數據信號有關的信息所包含的與下級終端的連接數的信息。關于各集中器已經連接的下級終端的數量，集中器A(IOO)為200臺，集中器B (200)為500臺，集中器C (300)為600臺。因而，儀表接口 A(150a)進行控制使得與已經連接的下級終端的數量最少的集中器A(IOO)進行連接(參照圖7的(b)的S104-4)。同樣地，在儀表接口 B (150b)中，關于從各集中器獲得的RSSI，集中器A(IOO)為5，集中器B(200)為4，集中器C(300)為3。在此，滿足搜索條件閾值(=5)以上的集中器(參照圖7的(b)的S104-3的“是”)僅為集中器A(IOO)。因而，具有搜索條件閾值以上的RSSI的集中器中的、已經連接的下級終端的數量最少的集中器(參照圖7的(b)的S104-4)是集中器A (100)。因此，儀表接口 B (150b)要連接的是集中器A (100)。同樣地，在儀表接口 C(150c)中，關于從各集中器獲得的RSSI，集中器A(IOO)為3，集中器B(200)為4，集中器C(300)為2。在此，搜索條件閾值是5，不存在滿足該條件的集中器(參照圖7的(b)的S104-3的“否”)。因而，作為連接目的地，選擇RSSI最大的集中器B (200)(參照圖7的(b)的S104-5)。在利用這樣的搜索規則進行決定的無線通信系統中，能夠根據搜索條件閾值以上來決定出搜索路徑的終端即使不進行時間分集、路徑分集、天線分集等另外的控制，能夠可靠地進行通信的可能性也高，因此能夠省略上述控制。另外，在根據小于搜索條件閾值來決定出搜索路徑的終端中，能夠期待在通信失敗時能夠通過使用上述各分集來進行通信。因此，優選的是，本實施方式所涉及的儀表接口事先具備上述的各種分集功能中的一種或多種功能。如上所述，在本實施方式中，在上級終端定期地或者在規定的定時發送基準信號的系統中，根據來自上級終端的信號的RSSI水平來變更上級終端搜索規則。通過設為這樣的結構，能夠擴大系統的通信區域，并且通過將各分集相組合來能夠建立強健的通信路徑。另外，關于位于能夠可靠地進行通信的區域的終端，能夠省略確保魯棒性的控制，并能夠對通信量的降低、消耗電力的降低做出貢獻。另外，由于能夠確保大的通信區域，因此能夠減少要設置的上級終端的數量，能夠抑制系統的引入成本、所設置的終端的維護成本。并且，通過各終端引入這樣的用于搜索連接目的地的規則，即使系統整體的終端沒有被全部設置，只通過已經設置的終端也能夠構建路徑，因此系統施工的自由度提高。并且，上述方法能夠同樣地應用于在集中器與儀表接口之間的通信中加入發揮中繼作用的中繼器(repeater)的情況。即，如果將集中器定位為上級終端、將中繼器定位為下級終端，則能夠在這些上級終端與下級終端之間的連接目的地搜索中采用上述方法。同樣地，在作為上級終端的中繼器與作為下級終端的儀表接口之間的連接目的地搜索、以及作為上級終端的中繼器與作為下級終端的中繼器之間的連接目的地搜索中也能夠分別采用上述方法。(實施方式2)接著，說明由集中器、中繼器、儀表接口構成的無線通信系統中的路徑搜索方法。在此，針對與實施方式I不同的部分進行說明。設集中器采用實施方式I的圖1所示的結構。首先，使用圖10和圖11說明中繼器和儀表接口的內部結構。圖10表示中繼器的內部框圖。在如下情況下使用中繼器:在集中器與儀表接口之間進行通信時，由于其通信距離長，因此無法保持預先確定的電波強度來進行通信；或者在兩個終端之間由于建筑物、道路等構造物遮擋電波或者使電波衰減而無法穩定地進行通信。作為中繼器的功能，有對集中器與儀表接口之間的通信進行中繼來確保通信路徑、或將因遮蔽(shadowing)而下降的電波強度進行放大等。中繼器400包括中繼器無線部401、中繼器水平運算部405、中繼器解調部406、中繼器運算部453、基準時鐘生成部454、中繼器存儲部457以及中繼器連接目的地決定部458。中繼器無線部401用于與集中器、儀表接口進行通信。中繼器水平運算部405通過中繼器無線部401接收從集中器、儀表接口發送的信號，并計算其信號水平。中繼器解調部406在集中器、儀表接口、中繼器之間以預先確定的協議或者標準通信來進行解調。中繼器運算部453根據中繼器解調部406的輸出來控制中繼器自身的通信。基準時鐘生成部454生成在與各終端進行通信時用于同步地進行通信的基準定時。中繼器存儲部457存儲閾值(搜索條件閾值)，該閾值作為在集中器或其它的中繼器與該中繼器150之間的無線通信中在搜索通信路徑時是否變更搜索條件的基準。另外，中繼器存儲部457也可以存儲從作為最上級終端的集中器到本機之間的中繼級數來作為設置信息。而且，中繼器連接目的地決定部458根據來自上級終端的信號的電場強度水平和上級終端的當前的中繼級數，來決定要與本機(中繼器400)連接的上級終端。概述連接目的地的決定處理，中繼器400根據從集中器、其它的中繼器等多個上級終端發送過來的多個信號，通過中繼器水平運算部405計算各信號的電場強度水平。然后，將計算出的電場強度水平與存儲在中繼器存儲部457中的閾值進行比較，來決定出連接目的地。在此，在電場強度水平大于閾值的上級終端存在多個的情況下，根據從上級終端(集中器、中繼器)發送過來的設置信息，中繼器連接目的地決定部458選擇上級終端的中繼級數最小的上級終端來作為連接目的地，在僅存在電場強度水平小于閾值的上級終端的情況下，從其中選擇電場強度水平最大的上級終端作為連接目的地。中繼器400內的中繼器無線部401是用于與包括集中器、儀表接口在內的其它的短距離無線機進行通信的無線部。作為結構，包括天線、低噪聲放大器、檢波器、振蕩電路、混頻器、相位同步電路、分頻器、解調電路、調制電路、功率放大器、電壓控制振蕩電路以及具有上述功能的處理器等。在此，集中器與中繼器之間通用的硬件標準和中繼器與儀表接口之間通用的硬件標準不需要彼此相同。例如也可以在集中器與中繼器之間的標準中設為利用能夠使用高的發送輸出功率的頻帶以爭取長的距離，在中繼器與儀表接口之間的標準中設為通過比較低的頻帶降低輸出功率來進行通信以重視省電化。當然，也可以構成為相同的標準。基準時鐘生成部454為了生成與儀表接口等進行同步通信所需的基準時鐘，而具備振蕩電路(例如由晶體振子、陶瓷振子、電容器、晶體管、電感器等構成的振蕩電路等)和溫度校正用電路。接著，使用圖11，針對實施方式2中的儀表接口僅說明與圖1不同的部分。圖11的儀表接口 150的連接目的地決定部158將預先存儲在存儲部157中的搜索條件閾值與基于從作為上級終端的集中器或中繼器發送過來的基準信號生成的電場強度水平進行比較。然后，在搜索條件閾值以上的電場強度水平存在多個的情況下，根據從上級終端(集中器、中繼器)發送過來的設置信息來決定連接目的地。即，根據設置信息，選擇連接目的地的候選的上級終端中的、中繼級數最小的上級終端作為連接目的地。另一方面，在僅存在小于搜索條件閾值的電場強度水平的情況下，從其中選擇電場強度水平最大的上級終端作為連接目的地。此外，在此所說的設置信息是指已經形成有路徑的終端中與從最上級的集中器到該上級終端為止被中繼的級數有關的信息，能夠如上所述那樣事先存儲在已經設置的各中繼器400所具備的中繼器存儲部457中。接著，按照圖12的(a)說明儀表接口 150搜索要連接的中繼器時的時序。在此，以儀表接口向上級的中繼器進行連接的情況為例進行說明，但是在中繼器向上級的集中器或其它的中繼器進行連接的情況、儀表接口向集中器進行連接的情況下也以相同的時序進行搜索。首先，儀表接口在規定的定時轉變為與發送和接收普通的查表值以及流量的異常等的通信模式不同的用于搜索要連接的集中器的模式(搜索模式)(S201)。該定時可以與實施方式I中所說明的規定的定時相同，也可以采用其它的定時。進入搜索模式的儀表接口控制接口無線部151使其在預先決定的時間內連續地進行接收(S202)。在連續接收的期間內，儀表接口通過儀表接口 150內的接口無線部151接收從中繼器定期地發送過來的基準信號，并通過接口水平運算部155將該信號變換為RSSI水平，來獲取中繼器與儀表接口 150之間的電場強度水平。與此相應地，對從中繼器發送過來的信號進行解調，獲取該中繼器的設置信息(S203)。如上所述，設置信息包含有在經由該中繼器與集中器進行通信時進行中繼的終端的數量、即中繼級數。接著，將在S203的步驟中獲得的RSSI水平與存儲在中繼器存儲部457中的搜索條件閾值進行比較，來判斷要與哪個中繼器進行連接(S205)。參照圖12的(b)，更詳細地說明步驟S205的連接終端判斷處理。首先，儀表接口判斷是否從多個中繼器接收到基準信號、換言之所獲取到的電場強度水平是否存在多個(S204-1)。在此，在僅從一個中繼器接收到基準信號的情況下，所獲取到的電場強度水平為一個。這樣，在所獲取到的電場強度水平僅為一個的情況下(S204-1 否”)，將發送了所接收到的基準信號的中繼器決定為要連接的終端(S204-2)。另一方面，在判斷為所計算出的電場強度水平存在多個的情況下(S204-1:“是”)，如下那樣決定連接目的地。即，判斷在所獲取到的多個電場強度水平中是否存在搜索條件閾值以上的電場強度水平(S204-3)。然后，在存在那樣的電場強度水平的情況下(S204-3 是”)，從發送表示該電場強度水平的基準信號的中繼器中，根據設置信息，將中繼級數最少的中繼器決定為要連接的終端(S204-4)。另一方面，在所獲得的RSSI水平小于設置條件閾值的情況下(S204-3 否”)，從其中也將RSSI水平最大的中繼器決定為要連接的終端(S204-5)。這樣，根據電場強度水平(RSSI水平)和中繼器的中繼級數決定要連接的終端(S204-2、S204-4、S204-5)，從而完成連接終端的判斷處理(S204)。當通過S204的處理來決定出儀表接口 150要連接的中繼器時，儀表接口 150結束搜索模式(S205)。接著，使用圖13說明儀表接口 A (150a)、儀表接口 B (150b)搜索要連接的中繼器時的例子。儀表接口 A(150a)進入搜索模式以搜索要連接的中繼器。然后，通過連續地接收基準信號，來接收中繼器B(410)和中繼器C(420)這兩個的信號。此時，儀表接口 A(150a)從各中繼器B、C獲取各自的設置信息。中繼器B(410)在上級經由中繼器A(400)與集中器100進行了連接，因此來自中繼器B的設置信息中包含中繼級數=2。另外，中繼器C(420)直接與集中器100進行連接，因此來自中繼器C的設置信息中包含中繼級數=1。在此，儀表接口 A(150a)的搜索條件閾值是“6”，從中繼器B(410)和中繼器C(420)獲得的RSSI水平比閾值大。因而，儀表接口 A(150a)進行控制使得選擇中繼級數少的中繼器C(420)作為連接目的地(參照圖12的(b)的S204-4)。同樣地，儀表接口 B(150b)通過在搜索模式中對能夠連接的中繼器進行搜索(通過連續地接收基準信號)，來接收中繼器E(440)和中繼器F(450)的信號。關于從各中繼器獲取的RSSI水平，中繼器E (440)是5，中繼器F (450)是3，從各中繼器獲得的RSSI值為小于儀表接口 B的連接條件閾值“6”的值。在只能獲取到小于搜索條件閾值的RSSI水平的情況下，與中繼器的設置信息(中繼級數等)無關地，選擇RSSI水平最大的終端(參照圖12的(b)的S204-5)。因而，在此選擇中繼器E (440)。在上述的例子中，說明了儀表接口與中繼器之間的路徑搜索例，但是在存在多級的中繼器與中繼器之間的路徑搜索、搜索從儀表接口向集中器連接的路徑時也能夠通過同樣的方法進行實施。像這樣決定出的各終端之間的通信路徑在根據搜索條件閾值以上來進行搜索時，通信成功率高，因此能夠預先省略通信的重發控制、天線分集控制，不僅能夠實現通信魯棒性，還能夠實現消耗電力的降低。另一方面，在根據小于搜索條件閾值來決定出通信路徑的終端中，通過利用時間分集、天線分集、路徑分集，能夠提高通信的成功率，能夠擴大通信區域。另外，能夠有效地配置中繼器、集中器等終端，能夠實現就系統而言的引入成本、或者維護的減少。另外，雖然提及了在中繼器從位于上級的多個中繼器中決定連接目的地的情況下也能夠采用與上述同樣的方法，但是不限于這樣的結構。例如在某個中繼器從其它的多個中繼器中決定連接目的地的情況下，也可以限定為電場強度水平為搜索條件閾值以上的中繼器。圖14的流程圖中示出這種情況下的連接終端判斷處理。如該圖14所示，中繼器400的中繼器連接目的地決定部458判斷在所獲取到的電場強度水平中是否存在搜索條件閾值以上的電場強度水平(S301)。在存在那樣的電場強度水平的情況下(S301 是”)，從那樣的電場強度水平中將中繼級數最少的決定為連接目的地(S302)。另一方面，在僅存在小于搜索條件的電場強度水平的情況下(S301 否”)，所有的終端都不選擇為連接目的地(S303)，結束該連接終端判斷處理。優選的是，使用進行這樣的連接終端判斷處理的中繼器以及進行如圖7的(b)或圖12的(b)所示那樣的連接終端判斷處理的儀表接口來構建無線通信系統。在這種情況下，關于儀表接口，能夠期待如已經敘述過的那樣的通信魯棒性、省電化、通信區域的擴大。另一方面，關于中繼器，通過設為僅與搜索條件閾值以上的終端進行連接的結構，能夠提高中繼器的通信的可靠性。產業h的可利用件如上所述，本發明所涉及的無線裝置能夠針對連接的無線裝置確保通信的魯棒性的同時擴大通信區域。還能夠實現終端的消耗電流的抑制以及通信流量的抑制、進而實現通信區域的擴大。由此，能夠構成同時確保了系統的高可靠性和經濟性的系統。附圖標記說明100:集中器；101:長距離無線部；102:運算部；103:短距離無線部；104:基準時鐘生成部；105:水平運算部；106:設置信息存儲部；150:儀表接口 ；150a:儀表接口 A ；150b:儀表接口 B ；150c:儀表接口 C ；151:接口無線部；152:接口部；153:接口運算部；154:基準時鐘生成部；155:接口水平運算部；156:解調部；157:存儲部；158:連接目的地決定部；180:儀表；181:計數部；200:集中器B ;300:集中器C ;400:中繼器；401:中繼器無線部；405:中繼器水平運算部；406:中繼器解調部；410:中繼器B ;420:中繼器C ;430:中繼器D ；440:中繼器E ；450:中繼器F ；453:中繼器運算部；454:基準時鐘生成部；457:中繼器存儲部；458:中繼器連接目的地決定部。
權利要求
1.一種無線裝置，具備: 接收部，其接收從上級終端發送的通信信號； 水平計算部，其計算由上述接收部接收到的通信信號的接收信號水平； 存儲部，其存儲預先確定的閾值水平；以及 連接目的地決定部，其決定要連接的上級終端， 該無線裝置的特征在于， 上述連接目的地決定部將由上述水平計算部計算出的接收信號水平與存儲在上述存儲部中的閾值水平進行比較，根據其大小關系來改變決定要連接的上級終端的方法。
2.根據權利要求1所述的無線裝置，其特征在于， 在上述接收部接收到來自多個上級終端的通信信號并在基于多個上述通信信號計算出的接收信號水平中包含有存儲在上述存儲部中的閾值水平以上的接收信號水平的情況下， 上述連接目的地決定部進行控制使得與上述接收信號水平為上述閾值水平以上的上級終端中的、從該上級終端到預先確定的無線終端為止的中繼級數最小的上級終端進行連接。
3.根據權利要求1或2所述的無線裝置，其特征在于， 在上述接收部接收到與多個上級終端的通信信號并由上述水平計算部計算出的多個接收信號水平全部小于預先確定的信號水平的情況下，上述連接目的地決定部進行控制使得與由接收信號水平計算部計算出的接收信號水平最大的上級終端進行連接。
4.根據權利要求1所述的無線裝置，其特征在于， 在上述接收部接收到與多個上級終端的通信信號并在基于多個上述通信信號計算出的接收信號水平中包含有存儲在上述存儲部中的閾值水平以上的接收信號水平的情況下， 上述連接目的地決定部進行控制使得與上述接收信號水平為上述閾值水平以上的上級終端中的、該上級終端已經連接的下級終端的數量最少的上級終端進行連接。
5.一種無線通信系統，具備最下級終端和多個中繼終端作為根據權利要求1所述的無線裝置，該多個中繼終端在該最下級終端與最上級終端之間進行中繼并被定位為上述最下級終端的上級終端，該無線通信系統的特征在于， 上述最下級終端構成為:在該最下級終端的接收部接收到來自多個上級終端的通信信號并在基于多個該通信信號計算出的接收信號水平中包含有上述閾值水平以上的接收信號水平的情況下，上述連接目的地決定部將具有上述閾值以上的接收信號水平的上級終端中的從最上級終端到各上級終端為止的中繼級數最小的上級終端、或者已經連接于該上級終端的下級終端的數量最少的上級終端決定為連接目的地， 在上述接收部接收到來自多個上級終端的通信信號并基于多個該通信信號計算出的接收信號水平全部小于上述閾值水平的情況下，上述連接目的地決定部將上述接收信號水平最大的上級終端決定為連接目的地， 上述中繼終端構成為:在該中繼終端的接收部接收到來自多個上級終端的通信信號并在基于多個該通信信號計算出的接收信號水平中包含有上述閾值水平以上的接收信號水平的情況下，上述連接目的地決定部將具有上述閾值以上的接收信號水平的上級終端中的從最上級終端到各上級終端為止的中繼級數最小的上級終端、或者已經連接于該上級終端的下級終端的數量最少的上級終端決定為連接目的地， 在上述接收部接收到 來自多個上級終端的通信信號并基于多個該通信信號計算出的接收信號水平全部小于上述閾值水平的情況下，上述連接目的地決定部決定為與任一個上級終端都不連接。
全文摘要
在以往的結構中，需要將無線終端全部設置后按照固定的條件進行路徑搜索，從而無法容易地取得通信區域的擴大與系統的經濟性之間的平衡。儀表接口(150)通過解調部(156)對從集中器(100)定期地發送過來的設置信息進行解調，根據預先存儲在存儲部(157)中的閾值，在連接目的地決定部(158)中進行要連接的上級終端搜索，并進行控制使得在獲取到的電場強度水平大于閾值的情況下，與集中器已經連接的儀表接口的數量最少的集中器進行連接，在電場強度水平小于閾值的情況下，與電場強度水平最大的集中器進行連接。
文檔編號H04W48/20GK103098518SQ201180043509
公開日2013年5月8日 申請日期2011年3月9日 優先權日2010年9月9日
發明者渡邊崇士, 山本雅弘, 堀池良雄, 木場康雄 申請人:松下電器產業株式會社