JP2007228416A - 近距離無線通信端末、近距離無線通信方法、及び近距離無線通信プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】競合する無線ネットワーク間における干渉を避けて利用される近距離無線通信端末、近距離無線通信方法、及び近距離無線通信プログラムを提供する。
【解決手段】加速度検出回路19から加速度のピーク値を読み込み、ローカルCPU11は、読み込んだピーク値がピーク値≦Vth2であるか否かを判断する。そして、ピーク値≦Vth2であった場合、ローカルCPU11は新たな状態を示す変数に“静止中”を代入する。一方、ピーク値>Vth2であった場合は、ピーク値がピーク値<Vth1であるか否かを判断する。そして、ピーク値<Vth1であった場合は、ローカルCPU11は新たな状態を示す変数に現在の状態である“静止中”を代入する。一方、ピーク値≧Vth1であった場合は、ローカルCPU11は新たな状態を示す変数に“移動中”を代入し、かつアンテナ2によるWPAN端末1の電波の送受信を停止する。
【選択図】図3
【解決手段】加速度検出回路19から加速度のピーク値を読み込み、ローカルCPU11は、読み込んだピーク値がピーク値≦Vth2であるか否かを判断する。そして、ピーク値≦Vth2であった場合、ローカルCPU11は新たな状態を示す変数に“静止中”を代入する。一方、ピーク値>Vth2であった場合は、ピーク値がピーク値<Vth1であるか否かを判断する。そして、ピーク値<Vth1であった場合は、ローカルCPU11は新たな状態を示す変数に現在の状態である“静止中”を代入する。一方、ピーク値≧Vth1であった場合は、ローカルCPU11は新たな状態を示す変数に“移動中”を代入し、かつアンテナ2によるWPAN端末1の電波の送受信を停止する。
【選択図】図3
Description
本発明は、近距離無線通信端末、近距離無線通信方法、及び近距離無線通信プログラムに関し、特に、競合する無線ネットワーク間における干渉を避けて利用される近距離無線通信端末、近距離無線通信方法、及び近距離無線通信プログラムに関する。
近年、コンピュータにマウス、キーボード、プリンタ、ストレージデバイス等の周辺機器を接続する手段の1つとして、無線LANよりも狭い、最大10メートル程度の範囲をカバーする、無線パーソナルエリアネットワーク(以下、WPANとする)が注目されている。
WPANは、ネットワークに接続する為の媒体(Medium)として空間を使用するので、媒体にケーブルを使用する従来のUSB、IEEE1394等の有線のインターフェースに比べ、通信端末を比較的容易に移動させることができる。
しかし、WPANは、無線LANよりも狭いが最大10メートル程度の範囲をカバーするため、オフィスのように狭い範囲に複数のWPANのグループが競合する場合、同じ周波数帯で複数の無線ネットワークが共存するという事態が発生し得る。
これに対してWPANのグループの競合を回避するため、特許文献1では、グループの制御局が緩衝スーパーフレーム周期を一時的に設定し、一方、緩衝スーパーフレーム周期のビーコンを受信した制御局以外の端末は、そのスーパーフレーム周期に基づいた短いスーパーフレーム周期を一時的に設定して次のビーコン送信タイミングの微調整を行うことで複数のWPANのグループ間の共存関係を保つ無線通信システム、無線通信装置、及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムが提案されている。
また、制御局を持たないWiMedia(MBOA)では、複数のWPANのグループでビーコンを送信するスーパーフレームの周期と送信スロットを共通とし、新たにスーパーフレームの開始位置が異なる端末を検出したらスーパーフレームの開始位置を統合することでWPANのグループ間の共存関係を保っている。
特開2004−40645号公報
しかし、上記の発明は以下の問題を有している。
従来の方法ではグループ外の端末を検出する毎に競合回避を行う必要がある。例えば、図1に示すように、WPAN端末が送受信を行いながら複数のWPANグループのカバーする範囲を通過する場合である。図1において、WPAN端末(111、112、113)はchAでグループ(グループ1)を形成し、WPAN端末(121、122)はchBでグループ(グループ2)を形成し、WPAN端末(131、132、133)はchAでグループ(グループ3)を形成する。ここで、グループ1とグループ2、グループ2とグループ3はそれぞれカバー範囲が重なるがchが異なるため、グループ間の競合は発生しない。また、グループ1とグループ3はchが同一であるが、カバー範囲が重ならないのでグループ間の競合は発生しない。
しかし、chAでグループ(グループ4)を形成するWPAN端末141がAからA´へ、送受信を行いながら移動した場合、グループ1及びグループ4ともにchAを使用するので、グループ4のカバー範囲とグループ1のカバー範囲とが重なる間、WPAN端末141とWPAN端末(111、112、113)との間で競合が発生する。
また、図2に示すように、グループ内のWPAN端末が送受信を行いながらグループを離脱する場合に競合が発生する。図2において、グループ(グループ1)を形成するWPAN端末(111、112、113)は、chAでグループ(グループ1)を形成し、WPAN端末(121、122)はchBでグループ(グループ2)を形成し、WPAN端末(131、132、133)はchAでグループ(グループ3)を形成する。ここで、グループ1とグループ2、及びグループ2とグループ3は、それぞれカバー範囲が重なるがchが異なるためグループ間の競合は発生しない。また、グループ1とグループ3はchが同一であるがカバー範囲が重ならないのでグループ間の競合は発生しない。
しかし、グループ3のWPAN端末132が送受信を行いながらBからB´へ移動してグループ3を離脱すると、同一chを使用するグループ1のWPAN端末(111、112)と競合する。さらにWPAN端末113とも間接的に競合する。
上記の競合の回避する方法として、WPAN端末を搭載したノートパソコンや携帯情報端末(以下、PDA(Personal Digital Assistance)とする)等、移動可能なWPAN端末が送受信を行いながら、同一のchでグループを形成する他のWPAN端末がカバーする範囲を通過する場合、該グループを通過する度に特許文献1において提案されているような処理を行わなければならず、移動可能なWPAN端末が増大すると処理が頻発してスループットが低下する。
そこで、本発明は、1つもしくは複数の加速度センサから出力された加速度のピーク値を一定時間毎に検出して移動中かどうかの状態の判定を行い、移動中と判定された場合は電波を送受信しない状態とすることで既存のWPANグループとの競合を回避する近距離無線通信端末、近距離無線通信方法、及び近距離無線通信プログラムを提案することを目的としている。
請求項1記載の発明は、近距離にある周辺機器と無線で通信する近距離無線通信端末において、前記近距離無線通信端末が移動しているとき、前記周辺機器との通信を停止する状態に遷移することを特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の近距離無線通信端末において、前記周辺機器との通信を停止する状態がスリープモードであることを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1記載の近距離無線通信端末において、前記周辺機器との通信を停止する状態がハイバネーションモードであることを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項記載の近距離無線通信端末において、前記近距離無線通信端末が移動中の加速度を検出する加速度センサと、所定時間毎に前記加速度センサから前記近距離無線通信端末の加速度を取得し、取得した加速度のピーク値から自端末が移動中か否かを判定する判定手段とを有することを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項4記載の近距離無線通信端末において、前記判定手段は、前記ピーク値が第1の閾値以上の場合に自端末が移動中であると判定することを特徴とする。
請求項6記載の発明は、請求項4又は5記載の近距離無線通信端末において、前記判定手段は、前記ピーク値が第2の閾値以下の場合に自端末が静止中であると判定することを特徴とする。
請求項7記載の発明は、移動中の加速度を検出する加速度センサを有し、近距離にある周辺機器と無線で通信する近距離無線通信端末の近距離無線通信方法であって、所定時間毎に前記加速度センサから前記近距離無線通信端末の加速度を取得する工程と、取得した加速度のピーク値から自端末が移動中か否かを判定する工程と、前記近距離無線通信端末が移動していると判定されたとき、前記周辺機器との通信を停止する工程とを有することを特徴とする。
請求項8記載の発明は、移動中の加速度を検出する加速度センサを有し、近距離にある周辺機器と無線で通信する近距離無線通信端末の近距離無線通信プログラムであって、所定時間毎に前記加速度センサから前記近距離無線通信端末の加速度を取得する処理と、取得した加速度のピーク値から自端末が移動中か否かを判定する処理と、前記近距離無線通信端末が移動していると判定されたとき、前記周辺機器との通信を停止する処理とを有することを特徴とする。
本発明は、本発明は、1つもしくは複数の加速度センサから出力された加速度のピーク値を一定時間毎に検出して移動中かどうかの状態の判定を行い、移動中と判定された場合は電波を送受信しない状態とすることで既存のWPANグループとの競合を回避することができる。
以下、本発明の一実施形態に係る近距離無線通信端末の構成及び動作について説明する。なお、本実施形態においては、近距離無線通信端末としてWPAN端末を用いた。
図3は、本実施形態に係るWPAN端末及びその周辺機器の構成である。本実施形態に係るWPAN端末及びその周辺機器は、WPAN端末1が他のWPAN端末と無線通信するためのアンテナ2、WPAN端末1が接続される機器のメインCPU3、WPAN端末1が接続される機器のメモリ4、WPAN端末1が接続される機器のメインCPU3、WPAN端末1、メモリ4、他の通信等のインターフェース等を接続するバス5を有して構成される。また、WPAN端末1は、RF部9及びベースバンド部10を有して構成される。
RF部9は、RF回路である。ベースバンド部10は、ローカルCPU11、MAC(Medium Access Control)12、PLCP(Physical Layer Convergence Protocol)13、AD/DA変換回路14、ローカルCPU11を動作させるためのファームウェアを搭載したメモリ16、RAM17、WPAN端末1が接続される周辺機器とのインターフェース回路18、及び加速度センサの出力のピーク値を一定時間毎に検出する加速度検出回路19を有して構成される。
ここで、本実施形態に係るWPAN端末1が有する各モジュールの具体的な動作について説明する。
まず、WPAN端末1に接続される周辺機器に格納されるデータやマネージメントフレームをWPAN端末1から送信する動作について説明する。
周辺機器に格納されるデータはメインCPU3によってバス5上のメモリ4又はは図示されない他のモジュールからインターフェース回路18を介してMAC12へ出力される。一方、マネージメントフレームはローカルCPU11によってワークRAM17上で作成されてMAC12へ出力される。
MAC12では、入力された周辺機器のデータ及びマネージメントフレームに対して、PLCP13を制御するデータとWPANの規格で決められた管理用のデータ(ヘッダ)を追加する。また、必要に応じてデータの暗号化処理、フラグメント処理(データの細分化)を行って、WPANの規格に添った形のフレームに変換してPLCP13に出力する。
PLCP13は、MAC12から入力されたフレームに追加されたのヘッダ上のPLCP13の制御データに基づいて、フレームを伝送速度毎にWPANの規格で決められた方式で変調し、AD/DA回路14に出力する。
AD/DA回路14は、PLCP13から入力されたフレームのディジタル信号をアナログ信号に変換し、RF回路15に出力する。
RF回路15は、AD/DA回路14でアナログ信号に変換されたフレームに対して増幅・周波数変換等の処理を行ってアンテナ2から送信する。
次に、WPAN端末1が受信したデータフレームを周辺機器に出力し、かつマネージメントフレームをローカルCPU11のワークRAM17に格納する動作について説明する。
まず、アンテナ2で他のWPAN端末から送信されたデータフレーム、マネージメントフレームのアナログ信号を受信する。受信したデータフレーム及びマネージメントフレームのアナログ信号は、RF回路15で増幅・周波数変換等の処理を行ってAD/DA回路14に入力される。
AD/DA回路14は、RF回路15から入力したアナログ信号をディジタル信号に変換してPLCP13に出力する。
PLCP13は、AD/DA回路14から入力されたディジタル信号を伝送速度毎にWPANの規格で決められた方式に復調してMAC12に出力する。
MAC12は、PLCP13から入力されたデータフレーム、マネージメントフレームに対し、フレームが暗号化されている場合は管理用のデータ(ヘッダ)を元に復号化し、フレームがフラグメントされている場合はデフラグメント処理(細分化されたデータの復元)を施す。そして、データフレームはインターフェース回路18を介してバス5上のメモリ4又は図示されない他のモジュールへデータとして格納され、マネージメントフレームはローカルCPU11のワークRAM17に出力される。
なお、MAC12は、上記のデータフレーム、マネージメントフレームに関連する処理に加えてWPANの制御を行う為のコントロールフレームの生成・送受信の処理、受信したコントロールフレームを基にしたデータ送信のタイミングに関する時間管理等の処理も行う。さらに、一定時間毎に検出される加速度検出回路19の出力から端末が、移動中か否かの判定処理とその結果を元にした電波の送受信に関するWPAN端末1の状態を変更する。なお、コントロールフレームの送受信の動作は、データフレーム、マネージメントフレームの送受信の動作において説明したMAC12、PLCP13、AD/DA回路14、RF回路15における動作と同様である。上述のパワーマネージメント機能もMAC12が行う。
それから、ローカルCPU11は、インターフェース回路18、バス5を介して周辺機器のメインCPU3と接続される。また、ローカルCPU11は、MAC12、RF回路15、ファームウェアを搭載したメモリ16、ワークRAM17と専用もしくは共通のバスで接続され、メインCPU3からの命令またはメモリ16に搭載したファームウェアを基にしてそれぞれのモジュールの動作を制御する。特にMAC12に対しては設定、割込処理、エラー処理、フラグメント処理、デフラグメント処理等数多くの処理を行う場合がある。ここで、ワークRAM17は、ローカルCPU11がMAC12に対して処理を行う際にデータを一時的に保持する目的で使用される。
次に、加速度検出回路19の具体的な構成について図4を用いて説明する。加速度検出回路19は、加速度センサ(101a、101b、101c)、加速度センサ(101a、101b、101c)から出力された加速度の絶対値を出力する絶対値回路(102a、102b、102c)、絶対値回路(102a、102b、102c)の出力を加算する加算器103、加算器103の出力のピーク値を一定時間毎に出力するP/H回路104、P/H回路104の出力をディジタル信号に変換するADコンバータ105、及びローカルCPU11にADコンバータ105から出力された加速度のディジタル信号を出力し、P/H回路104の出力をリセットするインターフェース回路106を有して構成される。なお、図4では省略しているが、加速度センサ(101a、101b、101c)と絶対値回路(102a、102b、102c)の間、加算器103とP/H回路104の間、P/H回路104とADコンバータ105の間に、必要に応じて増幅器やフィルタを挿入することもできる。
次に、加速度検出回路19の動作について説明する。
加速度センサ101aはWPAN端末1のX軸方向に加わる加速度の大きさに応じた電圧を出力する(図5(a)に示す)。加速度センサ101bはWPAN端末1のY軸方向に加わる加速度の大きさに応じた電圧を出力する(図5(b)に示す)。加速度センサ101cはWPAN端末1のZ軸方向に加わる加速度の大きさに応じた電圧を出力する(図5(c)に示す)。各加速度センサ(101a、101b、101c)から出力された電圧は絶対値回路(102a、102b、102c)に入力される。各絶対値回路(102a、102b、102c)は入力された加速度の方向が逆になると極性が反転する電圧の絶対値を出力する(図5(d)、(e)、(f)に示す)。
加算器103は、絶対値回路(102a、102b、102c)の出力を加算した値(図5(g)に示す)を算出する。P/H回路104は、WPAN端末1に加わる加速度としてそのピーク値を検出する(図5(h)に示す)。そして、ADコンバータ105は、P/H回路104で検出されたピーク値をデジタルデータに変換し、インターフェース回路106を介してローカルCPU11に出力する。
なお、インターフェース回路106は、ADコンバータ105から入力された加速度をローカルCPU11に出力する度に、P/H回路104により保持されるピーク値のリセットを実行する。
次に、加速度検出回路19で検出された加速度のピーク値を元に、ローカルCPU11でWPAN端末1が移動中か否かを判定する具体的な動作について図6を用いて説明する。
先ず、WPAN端末1の電源がONされると新たな状態を示す変数に“静止中”が代入される(ステップS601)。次に、現在の状態を示す変数に新たな状態を示す変数である“静止中”が代入され、加速度のピーク値を検出するタイミングを計測するタイマtがリセットt=0される(ステップS602)。更に、タイマtがピーク値を検出するタイミングt1に達するのを待って待機する(ステップS603)。ピーク値検出のタイミングt1になると(ステップS603/YES)、加速度検出回路19からの出力を読み込む(ステップS604)。
そして、ローカルCPU11は検出した加速度のピーク値に基づいて新たな状態を示す変数を決定する(ステップS605)。なお、ローカルCPU11は、WPAN端末1の状態を判断する基準として、加速度の上限値(Vth1)及び下限値(Vth2)を保持している。
ここで、まずステップS602においてWPAN端末1の現在の状態として“静止中”が設定された場合について説明する。加速度検出回路19から加速度のピーク値を読み込むと(ステップS604)、ローカルCPU11は、読み込んだピーク値がピーク値≦Vth2であるか否かを判断する。そして、ピーク値≦Vth2であった場合(ステップS605/YES)、ローカルCPU11は新たな状態を示す変数に“静止中”を代入する(ステップS606)。一方、ピーク値>Vth2であった場合は(ステップS605/NO)、ピーク値がピーク値<Vth1であるか否かを判断する(ステップS607)。そして、ピーク値<Vth1であった場合は(ステップS607/YES)、ローカルCPU11は新たな状態を示す変数に現在の状態である“静止中”を代入する(ステップS608)。一方、ピーク値≧Vth1であった場合は(ステップS607/NO)、ローカルCPU11は新たな状態を示す変数に“移動中”を代入し、かつアンテナ2によるWPAN端末1の電波の送受信を停止する(ステップS609)。
次に、ステップS602においてWPAN端末1の現在の状態として“移動中”が設定された場合について説明する。加速度検出回路19から加速度のピーク値を読み込むと(ステップS604)、ローカルCPU11は、読み込んだピーク値がピーク値≦Vth2であるか否かを判断する。そして、ピーク値≦Vth2であった場合(ステップS605/YES)、ローカルCPU11は新たな状態を示す変数に“静止中”を代入する(ステップS606)。一方、ピーク値>Vth2であった場合は(ステップS605/NO)、ピーク値がピーク値<Vth1であるか否かを判断する(ステップS607)。そして、ピーク値<Vth1であった場合は(ステップS607/YES)、ローカルCPU11は新たな状態を示す変数に現在の状態である“移動中”を代入し、かつ引き続きアンテナ2によるWPAN端末1の電波の送受信を停止する(ステップS608)。一方、ピーク値≧Vth1であった場合は(ステップS607/NO)、ローカルCPU11は新たな状態を示す変数に“移動中”を代入し、かつアンテナ2によるWPAN端末1の電波の送受信を停止する(ステップS609)。
上述の構成によれば、1つもしくは複数の加速度センサから出力された加速度のピーク値を一定時間毎に検出して移動中かどうかの状態の判定を行い、移動中と判定された場合は電波を送受信しない状態とすることにより、既存のWPANグループとの競合を回避することができる。
なお、新たな状態を示す変数に“移動中”が代入され、アンテナ2によるWPAN端末1の電波の送受信が停止された場合、WPAN端末1をスリープモード、ハイバネーションモード等に移行させることにより、他のWPAN端末との競合を回避すると同時に、移動中におけるバッテリからの電力消費を削減することができる。
そして、再びステップS602で現在の状態にステップS606、ステップS608、又はステップS609において設定された新たな状態が代入される。ここで、新たな状態が“静止中”から“移動中”に変化することで、WPAN端末1が移動を開始し、その状態が“静止中”から“移動中”に状態が変化したことが検出される。また、新たな状態が“移動中”から“静止中”に変化することで、WPAN端末1が移動を終了し、その状態が“移動中”から“静止中”に状態が変化したことが検出される。そして、ステップS602で再びタイマtがリセットされ、以下ステップS603〜S609のループで加速度のピーク検出と状態決定を繰り返す。
図7は、本実施形態に係るWPAN端末1の別の構成例である。図7に示す構成においては、加速度検出回路19を図3とは異なりメインCPU3に接続している。本構成によれば、加速度検出回路19の出力をWPAN端末1以外(例えばハードディスクの衝撃対策)でも使用することができる。本構成においては、一定時間毎にメインCPU3を介してローカルCPU11に加速度のピーク値が出力される点において上述の構成と異なる。なお、図4に示す加速度検出回路19の構成と動作、及び加速度検出回路19で検出された加速度のピーク値に基づきWPAN端末1が移動中か否かを判断する動作(図6に示す)は、上述の構成と同様であるため説明を省略する。
1 WPAN端末
2 アンテナ
3 メインCPU
4 メモリ
5 バス
9 RF部
10 ベースバンド部
11 ローカルCPU
12 MAC
13 PLCP
14 AD/DA
15 RF回路
16 ファーム搭載メモリ
17 ワークRAM
18 ユーザI/F
19 加速度検出回路
2 アンテナ
3 メインCPU
4 メモリ
5 バス
9 RF部
10 ベースバンド部
11 ローカルCPU
12 MAC
13 PLCP
14 AD/DA
15 RF回路
16 ファーム搭載メモリ
17 ワークRAM
18 ユーザI/F
19 加速度検出回路
Claims (8)
- 近距離にある周辺機器と無線で通信する近距離無線通信端末において、
前記近距離無線通信端末が移動しているとき、前記周辺機器との通信を停止する状態に遷移することを特徴とする近距離無線通信端末。 - 前記周辺機器との通信を停止する状態がスリープモードであることを特徴とする請求項1記載の近距離無線通信端末。
- 前記周辺機器との通信を停止する状態がハイバネーションモードであることを特徴とする請求項1記載の近距離無線通信端末。
- 前記近距離無線通信端末が移動中の加速度を検出する加速度センサと、
所定時間毎に前記加速度センサから前記近距離無線通信端末の加速度を取得し、取得した加速度のピーク値から自端末が移動中か否かを判定する判定手段とを有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の近距離無線通信端末。 - 前記判定手段は、前記ピーク値が第1の閾値以上の場合に自端末が移動中であると判定することを特徴とする請求項4記載の近距離無線通信端末。
- 前記判定手段は、前記ピーク値が第2の閾値以下の場合に自端末が静止中であると判定することを特徴とする請求項4又は5記載の近距離無線通信端末。
- 移動中の加速度を検出する加速度センサを有し、近距離にある周辺機器と無線で通信する近距離無線通信端末の近距離無線通信方法であって、
所定時間毎に前記加速度センサから前記近距離無線通信端末の加速度を取得する工程と、
取得した加速度のピーク値から自端末が移動中か否かを判定する工程と、
前記近距離無線通信端末が移動していると判定されたとき、前記周辺機器との通信を停止する工程とを有することを特徴とする近距離無線通信方法。 - 移動中の加速度を検出する加速度センサを有し、近距離にある周辺機器と無線で通信する近距離無線通信端末の近距離無線通信プログラムであって、
所定時間毎に前記加速度センサから前記近距離無線通信端末の加速度を取得する処理と、
取得した加速度のピーク値から自端末が移動中か否かを判定する処理と、
前記近距離無線通信端末が移動していると判定されたとき、前記周辺機器との通信を停止する処理とを有することを特徴とする近距離無線通信プログラム。
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