JP3996870B2 - 無線データ通信開始方法および無線データ通信装置 - Google Patents
無線データ通信開始方法および無線データ通信装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池電源で動作する携帯情報端末等の子機と、ＬＡＮなどの有線ネットワークに接続された無線ＬＡＮ基地局等の親機との間で無線データ通信を行う構成において、親機と接続されていない未接続状態の子機の消費電力の低減を図る無線データ通信開始方法および無線データ通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電池電源で動作する携帯情報端末等の子機は電池の消耗を抑える必要があり、利用しないときに通電状態のままにしておくことは好ましくない。しかし、無線ＬＡＮ基地局等の親機との間で無線通信することを想定している子機の場合には、電源を完全にオフにすると、利用時の起動処理に長時間を要することになる。そこで、このような子機では、起動時間を短縮するために電力消費の少ないサスペンド状態と、通常動作状態との間で遷移できるように構成したものが多い。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の無線データ通信システムでは、移動局が最初に電源を入れた場合、移動局は基地局（アクセスポイント）からＴＩＭメッセージ（トラフィック指示情報）を受信するまで動作状態に置かれる。そして、ＴＩＭメッセージに応じて次のＴＩＭメッセージまで動作状態か、低電力での休止状態か選択される。これにより、移動局と基地局間の通信および移動局の電源オフのタイミングが決定され、移動局の低電力化を可能にしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−５８６８８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載の無線データ通信システムでは、親機と接続されていない未接続状態（待機時）の子機は、通信サービスエリア内に入ったことを検知して親機との接続が完了するまでは、呼出信号等に対応する狭帯域波用の受信回路は常時動作させておく必要がある。すなわち、未接続状態の子機は、通信を行っていないにも拘らず送受信回路で電力を消費し、電池電源の消耗が避けられなかった。
【０００６】
本発明は、親機と接続されていない未接続状態の子機の消費電力の低減を図ることができる無線データ通信開始方法および無線データ通信装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（無線データ通信開始方法）
請求項１に記載の無線データ通信開始方法は、親機は、通信タイマが生成する時刻情報を含む時刻同期信号を所定の周期時間Ｔt に少なくとも１回送信し、子機は、未接続状態として、時刻同期信号を受信する前で親機との時刻同期を行っていない非同期状態を有し、非同期状態の子機は、所定の周期時間Ｔt 以上の受信時間Ｔua（Ｔua≧Ｔt ）に時刻同期信号を受信するための受信状態と、その間に時刻同期信号が受信されない場合に所定の時間Ｔdaだけ子機の電力消費レベルを低下させる非同期パワーダウン状態とを、時刻同期信号が受信されるまで交互に繰り返し、時刻同期信号を受信したときに、その時刻情報に基づいて子機の通信タイマを補正して親機に同期させた同期状態となり、子機ごとに割り当てられた所定の時間Ｔpdだけ子機の電力消費レベルを低下させる未接続パワーダウン状態に遷移し、未接続パワーダウン状態後に、子機の情報を含み親機への接続を要求する接続要求信号をブロードキャスト送信し、その接続要求信号に対して親機から送信された接続許可情報を含む接続要求応答信号を受信して未接続状態から接続状態に遷移することを特徴とする。
【０００８】
さらに、親機は、子機ごとに割り当てた子機接続時間帯を示す情報を含むビーコン信号を、通信タイマで制御される所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信し、未接続状態の非同期状態から時刻同期信号を受信して同期状態に遷移した子機は、未接続パワーダウン状態に遷移する代わりに、時刻同期信号の時刻情報から得られるビーコン信号が到着するまでの時間Ｔpd.bだけ、子機の電力消費レベルを低下させるビーコンパワーダウン状態に遷移し、ビーコンパワーダウン状態後にビーコン信号を受信し、ビーコン信号で通知される子機接続時間帯までの時間Ｔpd.a1 だけ子機の電力消費レベルを低下させる子機接続時間帯パワーダウン状態に遷移し、子機接続時間帯パワーダウン状態後の子機接続時間帯で接続要求信号をブロードキャスト送信する（請求項２）。
【０００９】
また、ビーコンパワーダウン状態後にビーコン信号が受信されないときは、所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信されている次のビーコン信号が受信されるまでの時間Ｔpd.a2 だけビーコンパワーダウン状態に遷移するようにしてもよい（請求項３）。
【００１０】
また、子機接続時間帯パワーダウン状態後に子機接続時間帯に入った子機は、子機接続時間帯内で、所定の時間Ｔpd.aだけ子機の電力消費レベルを低下させる接続要求パワーダウン状態に遷移し、接続要求パワーダウン状態後に、他の無線通信が行われていないことを確認して接続要求信号をブロードキャスト送信するようにしてもよい（請求項４）。
【００１１】
また、接続要求信号に対する接続要求応答信号が受信されないときは、所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信されている次のビーコン信号が受信されるまでの時間Ｔpd.a2 だけビーコンパワーダウン状態に遷移するようにしてもよい（請求項５）。
【００１２】
請求項６に記載の無線データ通信開始方法は、上記ビーコン信号に合わせて時刻同期信号を送信する方法である。すなわち、親機は、通信タイマが生成する時刻情報と、子機ごとに割り当てた子機接続時間帯を示す情報を含むビーコン信号を、通信タイマで制御される所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信し、子機は、未接続状態として、時刻同期信号を受信する前で親機との時刻同期を行っていない非同期状態を有し、非同期状態の子機は、所定の受信時間Ｔuaにビーコン信号を受信するための受信状態と、その間にビーコン信号が受信されない場合に所定の時間Ｔdaだけ子機の電力消費レベルを低下させる非同期パワーダウン状態とを、ビーコン信号が受信されるまで交互に繰り返し、ビーコン信号を受信したときに、その時刻情報に基づいて子機の通信タイマを補正して親機に同期させた同期状態となり、ビーコン信号で通知される子機接続時間帯までの時間Ｔpd.a1 だけ子機の電力消費レベルを低下させる子機接続時間帯パワーダウン状態に遷移し、子機接続時間帯パワーダウン状態後に、子機接続時間帯内で、所定の時間Ｔpd.aだけ子機の電力消費レベルを低下させる接続要求パワーダウン状態に遷移し、接続要求パワーダウン状態後に、他の無線通信が行われていないことを確認して子機の情報を含み親機への接続を要求する接続要求信号をブロードキャスト送信し、その接続要求信号に対して親機から送信された接続許可情報を含む接続要求応答信号を受信して未接続状態から接続状態に遷移することを特徴とする。
【００１３】
さらに、接続要求信号に対する接続要求応答信号が受信されないときは、所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信されている次のビーコン信号が受信されるまでの時間Ｔpd.a2 だけビーコンパワーダウン状態に遷移する（請求項７）。
【００１４】
また、請求項１または請求項６に記載の無線データ通信開始方法において、子機は、非同期パワーダウン状態に遷移する度に、所定の最小時間Ｔdamin と所定の最大時間Ｔdamax （Ｔdamax ＞Ｔdamin ）の範囲内でランダムに非同期パワーダウン状態の時間Ｔdaを決定する（請求項８）。
【００１５】
また、請求項４または請求項６に記載の無線データ通信開始方法において、子機は、接続要求パワーダウン状態に遷移する度に、所定の最小時間Ｔpd.amin と所定の最大時間Ｔpd.amax （Ｔpd.amax ＞Ｔpd.amin ）の範囲内でランダムに接続要求パワーダウン状態の時間Ｔpd.aを決定する（請求項９）。
【００１６】
（無線データ通信装置）
請求項１０に記載の無線データ通信装置は、親機は、通信タイマが生成する時刻情報を含む時刻同期信号を所定の周期時間Ｔt に少なくとも１回送信する構成であり、子機は、未接続状態として、時刻同期信号を受信する前で親機との時刻同期を行っていない非同期状態を有し、その非同期状態のときに、所定の周期時間Ｔt 以上の受信時間Ｔua（Ｔua≧Ｔt ）に時刻同期信号を受信するための受信状態と、その間に時刻同期信号が受信されない場合に所定の時間Ｔdaだけ子機の電力消費レベルを低下させる非同期パワーダウン状態とを、時刻同期信号が受信されるまで交互に繰り返し、時刻同期信号を受信したときに、その時刻情報に基づいて子機の通信タイマを補正して親機に同期させた同期状態とする同期制御手段と、同期状態後に、子機ごとに割り当てられた所定の時間Ｔpdだけ子機の電力消費レベルを低下させる未接続パワーダウン状態に設定する未接続パワーダウン制御手段と、未接続パワーダウン状態後に、子機の情報を含み親機への接続を要求する接続要求信号をブロードキャスト送信し、その接続要求信号に対して親機から送信された接続許可情報を含む接続要求応答信号を受信して親機との間に無線リンクを確立し、接続状態に設定する無線リンク確立手段とを備える。
【００１７】
また、親機は、子機ごとに割り当てた子機接続時間帯を示す情報を含むビーコン信号を、通信タイマで制御される所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信する構成であり、子機は、未接続パワーダウン制御手段に代わり、時刻同期信号の時刻情報から得られるビーコン信号が到着するまでの時間Ｔpd.bだけ、子機の電力消費レベルを低下させるビーコンパワーダウン状態に設定するビーコンパワーダウン制御手段と、ビーコンパワーダウン状態後にビーコン信号を受信し、ビーコン信号で通知される子機接続時間帯までの時間Ｔpd.a1 だけ、子機の電力消費レベルを低下させる子機接続時間帯パワーダウン状態に設定する子機接続時間帯パワーダウン制御手段とを備え、無線リンク確立手段は、子機接続時間帯パワーダウン状態後の子機接続時間帯で接続要求信号をブロードキャスト送信する構成である（請求項１１）。
【００１８】
また、子機接続時間帯パワーダウン制御手段は、ビーコンパワーダウン状態後にビーコン信号が受信されないときに、所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信されている次のビーコン信号が受信されるまでの時間Ｔpd.a2 だけビーコンパワーダウン状態に設定する構成である（請求項１２）。
【００１９】
また、子機接続時間帯パワーダウン制御手段は、子機接続時間帯パワーダウン状態後の子機接続時間帯内で、所定の時間Ｔpd.aだけ子機の電力消費レベルを低下させる接続要求パワーダウン状態に設定する接続要求パワーダウン制御手段を含み、無線リンク確立手段は、接続要求パワーダウン状態後に、他の無線通信が行われていないことを確認して接続要求信号をブロードキャスト送信する構成である（請求項１３）。
【００２０】
また、無線リンク確立手段は、接続要求信号に対する接続要求応答信号が受信されないときに、所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信されている次のビーコン信号が受信されるまでの時間Ｔpd.a2 だけビーコンパワーダウン状態に設定する構成である（請求項１４）。
【００２１】
請求項１５に記載の無線データ通信装置は、親機は、通信タイマが生成する時刻情報と、子機ごとに割り当てた子機接続時間帯を示す情報を含むビーコン信号を、通信タイマで制御される所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信する構成であり、子機は、未接続状態として、時刻同期信号を受信する前で親機との時刻同期を行っていない非同期状態を有し、その非同期状態のときに、所定の受信時間Ｔuaにビーコン信号を受信するための受信状態と、その間にビーコン信号が受信されない場合に所定の時間Ｔdaだけ子機の電力消費レベルを低下させる非同期パワーダウン状態とを、ビーコン信号が受信されるまで交互に繰り返し、ビーコン信号を受信したときに、その時刻情報に基づいて子機の通信タイマを補正して親機に同期させた同期状態とする同期制御手段と、同期状態後に、ビーコン信号で通知される子機接続時間帯までの時間Ｔpd.a1 だけ子機の電力消費レベルを低下させる子機接続時間帯パワーダウン状態に設定する子機接続時間帯パワーダウン制御手段と、子機接続時間帯パワーダウン状態後に、子機接続時間帯内で、所定の時間Ｔpd.aだけ子機の電力消費レベルを低下させる接続要求パワーダウン状態に設定する接続要求パワーダウン制御手段と、接続要求パワーダウン状態後に、他の無線通信が行われていないことを確認して子機の情報を含み親機への接続を要求する接続要求信号をブロードキャスト送信し、その接続要求信号に対して親機から送信された接続許可情報を含む接続要求応答信号を受信して親機との間に無線リンクを確立し、接続状態に設定する無線リンク確立手段とを備える。
【００２２】
さらに、無線リンク確立手段は、接続要求信号に対する接続要求応答信号が受信されないときは、所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信されている次のビーコン信号が受信されるまでの時間Ｔpd.a2 だけビーコンパワーダウン状態に設定する構成である（請求項１６）。
【００２３】
また、請求項１０または請求項１５に記載の無線データ通信装置において、同期制御手段は、非同期パワーダウン状態に遷移する度に、所定の最小時間Ｔdamin と所定の最大時間Ｔdamax （Ｔdamax ＞Ｔdamin ）の範囲内でランダムに非同期パワーダウン状態の時間Ｔdaを決定する構成である（請求項１７）。
【００２４】
また、請求項１３または請求項１５に記載の無線データ通信装置において、接続要求パワーダウン制御手段は、接続要求パワーダウン状態に遷移する度に、所定の最小時間Ｔpd.amin と所定の最大時間Ｔpd.amax （Ｔpd.amax ＞Ｔpd.amin ）の範囲内でランダムに接続要求パワーダウン状態の時間Ｔpd.aを決定する構成である（請求項１８）。
【００２５】
また、請求項１０〜請求項１５のいずれかに記載の無線データ通信装置において、子機は、親機との間で無線電波を送受信する送受信回路を含み、各パワーダウン制御手段からパワーダウン信号が出力されるとその送受信回路を停止して消費電力を低減する構成である（請求項１９）。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（本発明の無線データ通信装置の子機の構成例：請求項１０〜１９）
図１は、本発明の無線データ通信装置の子機の構成例を示す。なお、図示しない親機は、通信タイマが生成する時刻情報を含む時刻同期信号を所定の周期時間Ｔt に少なくとも１回送信する構成であり、未接続状態の子機が時刻同期信号を受信する前は親機との時刻同期を行っていない非同期状態になっている。また、親機は、各子機との接続を行うために子機ごとに割り当てた子機接続時間帯の情報を含むビーコン信号を、通信タイマで制御される所定の周期Ｔb で送信しており、子機は例えばビーコン信号を受信することにより子機接続時間帯を認識できるようになっている。ただし、子機が親機と同期状態になった場合には、ビーコン信号以外の方法によって、例えば予め決められた子機接続時間帯を自律的に判断することも可能である。
【００２７】
図において、子機は、送受信回路１０および無線信号処理部２０を有し、無線信号処理部２０は、同期制御手段２１、無線リンク確立手段２２およびパワーダウン制御手段２３から構成される。
【００２８】
送受信回路１０は、親機から送信された無線電波をアンテナで受信し、受信無線信号に変換して無線信号処理部２０に出力する。また、無線信号処理部２０から入力された送信無線信号を無線電波に変換してアンテナから送信する。さらに、送受信回路１０は、無線信号処理部２０からパワーダウン信号が入力されると、無線電波の送受信動作を停止して消費電力を低減する構成である。
【００２９】
無線信号処理部２０は、送受信回路１０から入力された受信無線信号のうち親機からの受信無線データ信号は、無線データ信号処理を施して受信データ信号として出力する。親機への送信データ信号は、無線データ信号処理を施して送信無線信号として送受信回路１０に出力する。また、無線通信を制御するための送信無線制御信号（例えば、接続要求信号）を送信無線信号として送受信回路１０に出力し、送受信回路１０から入力された受信無線信号のうち、無線通信を制御するための受信無線制御信号（例えば、時刻同期信号や接続要求応答信号）に対して無線制御信号処理を行う。
【００３０】
同期制御手段２１は、所定の周期時間Ｔt 以上の受信時間Ｔua（Ｔua≧Ｔt ）に時刻同期信号を受信するための受信状態と、その間に時刻同期信号が受信されない場合に、パワーダウン制御手段２３に対して所定の時間Ｔdaだけ子機の電力消費レベルを低下させる非同期パワーダウン状態とを、時刻同期信号が受信されるまで交互に繰り返し、時刻同期信号を受信したときに、その時刻情報に基づいて子機の通信タイマを補正して親機に同期させた同期状態とする構成である。
【００３１】
パワーダウン制御手段２３は、同期状態後に、子機ごとに割り当てられた子機接続時間帯までの所定の時間Ｔpd、あるいはビーコン信号が受信されるまでの所定の時間Ｔpd.bなど、送受信回路１０に対してパワーダウン信号を出力し、子機の電力消費レベルを低下させるパワーダウン状態に設定する構成である。なお、パワーダウン制御手段２３としては、非同期パワーダウン制御、未接続パワーダウン制御、ビーコンパワーダウン制御、子機接続時間帯パワーダウン制御、接続要求パワーダウン制御を行うが、詳しくは以下に示す各実施形態において説明する。
【００３２】
無線リンク確立手段２２は、パワーダウン状態後に、子機の情報を含み親機への接続を要求する接続要求信号をブロードキャスト送信し、その接続要求信号に対して親機から送信された接続許可情報を含む接続要求応答信号を受信して親機との間に無線リンクを確立し、接続状態に設定する構成である。
【００３３】
以下、図２〜図４に示す第１の実施形態、図５〜図８に示す第２の実施形態、図９〜図１１に示す第３の実施形態、図１２〜図１４に示す第４の実施形態について、それぞれ子機の無線データ通信開始方法について説明する。
【００３４】
（第１の実施形態：請求項１，８，１０，１７）
図２は、第１の実施形態の子機の無線データ通信開始手順を示すフローチャートである。図３は、第１の実施形態の状態遷移を示す。図４は、第１の実施形態の子機−親機間の無線リンク確立シーケンスを示す。
【００３５】
図２において、接続状態値が１のときに接続状態、０のときに未接続状態とし、パワーダウン信号値が１のときに送受信回路１０にパワーダウン信号を出力するものとする。
【００３６】
図２および図３において、子機は、動作を開始したとき、または親機との接続断を検出したときに、時刻同期信号の受信を開始し、所定の周期時間Ｔt 以上の受信時間Ｔua（Ｔua≧Ｔt ）を計測するタイマをスタートさせる（Ｓ１，Ｓ２、時刻同期信号受信状態ＳＴ０）。この受信時間Ｔuaの間に時刻同期信号が受信されない場合には、非同期パワーダウン状態に遷移する（Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５、非同期パワーダウン状態ＳＴ１）。非同期パワーダウン状態では、ランダムに生成された非同期パワーダウン時間Ｔdaを計測するタイマをスタートさせ、非同期パワーダウン時間Ｔdaが終了するまで子機の送受信回路を停止して電力消費を低下させ、非同期パワーダウン時間Ｔdaの終了後に時刻同期信号の受信に戻る（Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ２、ＳＴ１，ＳＴ０）。
【００３７】
以上の繰り返し中に時刻同期信号を受信すると、その時刻情報に基づいて子機の通信タイマを補正して親機に同期させた同期状態となり、未接続パワーダウン状態に遷移する（Ｓ４，Ｓ８，未接続パワーダウン状態ＳＴ２）。未接続パワーダウン状態では、所定の未接続パワーダウン時間Ｔpdを計測するタイマをスタートさせ、未接続パワーダウン時間Ｔpdが終了するまで子機の電力消費を低下させる（Ｓ８，Ｓ９，Ｓ10、ＳＴ２）。未接続パワーダウン時間Ｔpdが終了すると、子機の情報を含み親機への接続を要求する接続要求信号をブロードキャスト送信し（Ｓ11，接続要求送信状態ＳＴ３）、その接続要求信号に対して親機から送信された接続許可情報を含む接続要求応答信号を受信すると、未接続状態から接続状態に遷移する（Ｓ12，Ｓ13）。
【００３８】
図４に示す無線リンク確立シーケンスでは、最初の時刻同期信号受信状態の受信時間Ｔuaで時刻同期信号の受信に失敗し、ランダムに生成されたパワーダウン時間Ｔdaだけ非同期パワーダウン状態になり、その後に時刻同期信号受信状態になる。このときは、受信時間Ｔua内で時刻同期信号を受信でき、その時刻情報に基づいて子機の通信タイマを補正して親機に同期させた同期状態となり、所定のパワーダウン時間Ｔpdだけ未接続パワーダウン状態になる。その後に接続要求信号をブロードキャスト送信し、その接続要求信号に対して親機から送信された接続許可情報を含む接続要求応答信号を受信して無線リンクを確立する。
【００３９】
なお、非同期パワーダウン時間Ｔdaについて、非同期パワーダウン状態に遷移する度に、所定の最小時間Ｔdamin と所定の最大時間Ｔdamax （Ｔdamax ＞Ｔdamin ）の範囲内でランダムに設定することにより、時刻同期信号を受信する確率を高くし、通信開始までの時間を短縮することができる。
【００４０】
（第２の実施形態：請求項２，３，５，１１，１２，１４）
図５および図６は、第２の実施形態の子機の無線データ通信開始手順(1),(2) を示すフローチャートである。図７は、第２の実施形態の状態遷移を示す。図８は、第２の実施形態の子機−親機間の無線リンク確立シーケンスを示す。なお、親機は、子機ごとに割り当てた子機接続時間帯を示す情報を含むビーコン信号を、通信タイマで制御される所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信しているものとする。
【００４１】
図５および図６において、接続状態値が１のときに接続状態、０のときに未接続状態とし、パワーダウン信号値が１のときに送受信回路１０にパワーダウン信号を出力するものとする。
【００４２】
図５，図６および図７において、子機は、動作を開始したとき、または親機との接続断を検出したときに、時刻同期信号の受信を開始し、所定の周期時間Ｔt 以上の受信時間Ｔua（Ｔua≧Ｔt ）を計測するタイマをスタートさせる（Ｓ１，Ｓ２、時刻同期信号受信状態ＳＴ０）。この受信時間Ｔuaの間に時刻同期信号が受信されない場合には、非同期パワーダウン状態に遷移する（Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５、非同期パワーダウン状態ＳＴ１）。非同期パワーダウン状態では、ランダムに生成された非同期パワーダウン時間Ｔdaを計測するタイマをスタートさせ、非同期パワーダウン時間Ｔdaが終了するまで子機の送受信回路を停止して電力消費を低下させ、非同期パワーダウン時間Ｔdaの終了後に時刻同期信号の受信に戻る（Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ２、ＳＴ１，ＳＴ０）。
【００４３】
以上の繰り返し中に時刻同期信号を受信すると、その時刻情報に基づいて子機の通信タイマを補正して親機に同期させた同期状態となり、ビーコンパワーダウン状態に遷移する（Ｓ４，Ｓ14，ビーコンパワーダウン状態ＳＴ４）。ビーコンパワーダウン状態では、時刻同期信号の時刻情報から得られるビーコン信号が到着するまでの時間Ｔpd.bを計測するタイマをスタートさせ、その時間が終了するまで子機の送受信回路を停止して電力消費を低下させる。ビーコンパワーダウン時間Ｔpd.bの終了後にビーコン信号を受信すると（Ｓ15，Ｓ16，Ｓ21、ビーコン信号受信状態ＳＴ５）、子機接続時間帯パワーダウン状態に遷移する（Ｓ22、子機接続時間帯パワーダウン状態ＳＴ７）。
【００４４】
子機接続時間帯パワーダウン状態では、ビーコン信号で通知される子機接続時間帯までの時間Ｔpd.a1 を計測するタイマをスタートさせ、その時間が終了するまで子機の送受信回路を停止して電力消費を低下させ、その後に子機の情報を含み親機への接続を要求する接続要求信号を送信する（Ｓ23，Ｓ24、接続要求送信状態ＳＴ８）。そして、接続要求応答信号の応答待ち時間Ｔawを計測するタイマをスタートさせる（Ｓ24、接続要求応答待ち状態ＳＴ９）。応答待ち時間Ｔawが経過するまでに、親機からの接続要求応答信号が受信された場合には、接続要求応答信号に含まれる接続許可情報を確認し、接続許可の場合には接続状態（接続状態値＝１）とし、親機との間に無線リンクを確立する（Ｓ25，Ｓ26，Ｓ27，Ｓ28）。
【００４５】
ここで、ビーコンパワーダウン時間Ｔpd.bの終了までにビーコン信号を受信できない場合（Ｓ21、ＳＴ５）や、接続要求応答信号が受信されずに応答待ち時間Ｔawが終了した場合（Ｓ26、ＳＴ９）や、親機への接続が不許可の場合（Ｓ27）には、ビーコンパワーダウン状態に遷移する（Ｓ29、ビーコンパワーダウン状態ＳＴ６）。ビーコンパワーダウン状態では、所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信されている次のビーコン信号が受信されるまでの時間Ｔpd.a2 を計測するタイマをスタートさせ、ビーコンパワーダウン時間Ｔpd.a2 が終了するまで子機の送受信回路を停止して消費電力を低減させる。ビーコンパワーダウン時間Ｔpd.a2 の終了後には、ビーコン信号受信状態に戻る（Ｓ29，Ｓ30，Ｓ31，Ｓ21、ビーＳＴ６，ＳＴ５）。なお、ビーコンパワーダウン時間Ｔpd.a2 は、ビーコン周期Ｔb を基準にそれぞれの状態遷移の過程に応じて適宜計算される。
【００４６】
図８に示す無線リンク確立シーケンスでは、最初の時刻同期信号受信状態の受信時間Ｔuaで時刻同期信号の受信に失敗し、ランダムに生成されたパワーダウン時間Ｔdaだけ非同期パワーダウン状態になり、その後に時刻同期信号受信状態になる。このときは、受信時間Ｔua内で時刻同期信号を受信でき、その時刻情報に基づいて子機の通信タイマを補正して親機に同期させた同期状態となり、時刻同期信号の時刻情報から得られるビーコン信号が到着するまでの時間Ｔpd.bだけビーコンパワーダウン状態になり、その後にビーコン信号を受信する。
【００４７】
ビーコン信号を受信すると、ビーコン信号で通知される子機接続時間帯までの時間Ｔpd.a1 だけ子機接続時間帯パワーダウン状態になり、その後に接続要求信号を送信し、応答待ち時間Ｔawが経過するまでの間に親機からの接続要求応答信号が受信されると、親機との間に無線リンクを確立する。
【００４８】
（第３の実施形態：請求項４，５，９，１３，１４，１８）
図９は、第３の実施形態の子機の無線データ通信開始手順を示すフローチャートである。図１０は、第３の実施形態の状態遷移を示す。図１１は、第３の実施形態の子機−親機間の無線リンク確立シーケンスを示す。なお、親機は、子機ごとに割り当てた子機接続時間帯を示す情報を含むビーコン信号を、通信タイマで制御される所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信しているものとする。
【００４９】
本実施形態の子機の無線データ通信開始手順において、子機が時刻同期信号の受信を開始し、時刻同期信号を受信後にビーコンパワーダウン状態となり、ビーコン信号を受信するまでの手順は、図５に示す第２の実施形態の子機の無線データ通信開始手順(1) と同様である。
【００５０】
図９および図１０において、ビーコン信号を受信すると（Ｓ21、ビーコン信号受信状態ＳＴ５）、子機接続時間帯パワーダウン状態に遷移する（Ｓ22、子機接続時間帯パワーダウン状態ＳＴ10）。子機接続時間帯パワーダウン状態では、ビーコン信号で通知される子機接続時間帯までの時間Ｔpd.a1 を計測するタイマをスタートさせ、その時間が終了するまで子機の送受信回路を停止して電力消費を低下させる（Ｓ22，Ｓ23）。その後に接続要求パワーダウン状態になり、キャリアセンスを開始するまでの時間Ｔpd.aを計測するタイマをスタートさせ、その時間が終了するまで子機の送受信回路を停止して電力消費を低下させる（Ｓ41，Ｓ42）。
【００５１】
ビーコン信号の受信から時間Ｔpd.a1 およびＴpd.aが経過すると、キャリアセンス時間Ｔcsを計測するタイマをスタートさせ、キャリアセンスを開始する（Ｓ43，Ｓ44，Ｓ45、キャリアセンス状態ＳＴ11）。このキャリアセンス時間Ｔcsの間に他の無線通信を検知しない場合には、親機への接続を要求する接続要求信号を送信し（Ｓ44，Ｓ24、接続要求送信状態ＳＴ８）、接続要求応答信号の応答待ち時間Ｔawを計測するタイマをスタートさせる（Ｓ24、接続要求応答待ち状態ＳＴ９）。応答待ち時間Ｔawが経過するまでに、親機からの接続要求応答信号が受信された場合には、接続要求応答信号に含まれる接続許可情報を確認し、接続許可の場合には接続状態（接続状態値＝１）とし、親機との間に無線リンクを確立する（Ｓ25，Ｓ26，Ｓ27，Ｓ28）。
【００５２】
ここで、ビーコンパワーダウン時間Ｔpd.bの終了までにビーコン信号を受信できない場合（Ｓ21、ＳＴ５）や、キャリアセンス中に他の無線信号が受信された場合（Ｓ45、ＳＴ11）や、接続要求応答信号が受信されずに応答待ち時間Ｔawが終了した場合（Ｓ26、ＳＴ９）や、親機への接続が不許可の場合（Ｓ27）には、ビーコンパワーダウン状態に遷移する（Ｓ29、ビーコンパワーダウン状態ＳＴ６）。ビーコンパワーダウン状態では、所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信されている次のビーコン信号が受信されるまでの時間Ｔpd.a2 を計測するタイマをスタートさせ、ビーコンパワーダウン時間Ｔpd.a2 が終了するまで子機の送受信回路を停止して消費電力を低減させる。ビーコンパワーダウン時間Ｔpd.a2 の終了後には、ビーコン信号受信状態に戻る（Ｓ29，Ｓ30，Ｓ31，Ｓ21、ビーコンパワーダウン状態ＳＴ６）。
【００５３】
図１１に示す無線リンク確立シーケンスでは、ビーコン信号を受信するまでは図８に示す第２の実施形態と同様である。ビーコン信号を受信すると、ビーコン信号で通知される子機接続時間帯までの時間Ｔpd.a1 とキャリアセンスを開始するまでの時間Ｔpd.aだけ、子機接続時間帯パワーダウン状態および接続要求パワーダウン状態になる。その後に接続要求信号を送信し、応答待ち時間Ｔawが経過するまでの間に親機からの接続要求応答信号が受信されると、親機との間に無線リンクを確立する。
【００５４】
なお、接続要求パワーダウン状態の時間Ｔpd.aについて、接続要求パワーダウン状態に遷移する度に、所定の最小時間Ｔpd.amin と所定の最大時間Ｔpd.amax （Ｔpd.amax ＞Ｔpd.amin ）の範囲内でランダムに設定することにより、偶然に複数の子機が同時にキャリアセンスして失敗する確率を低くし、通信開始までの時間を短縮することができる。
【００５５】
（第４の実施形態：請求項６，７，９，１５，１６，１８）
図１２は、第４の実施形態の子機の無線データ通信開始手順を示すフローチャートである。図１３は、第４の実施形態の状態遷移を示す。図１４は、第４の実施形態の子機−親機間の無線リンク確立シーケンスを示す。なお、親機は、通信タイマが生成する時刻情報と、子機ごとに割り当てた子機接続時間帯を示す情報を含むビーコン信号を、通信タイマで制御される所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信しているものとする。
【００５６】
本実施形態の子機の無線データ通信開始手順は、ビーコン信号と時刻同期信号を同時に送信するものであり、ビーコン信号を受信した後の手順は、図９に示す第３の実施形態の子機の無線データ通信開始手順と同様である。
【００５７】
図１２および図１３において、子機は、動作を開始したとき、または親機との接続断を検出したときに、ビーコン信号の受信を開始し、所定の受信時間Ｔuaを計測するタイマをスタートさせる（Ｓ51，Ｓ52、ビーコン信号受信状態ＳＴ13）。この受信時間Ｔuaの間にビーコン信号が受信されない場合には、非同期パワーダウン状態に遷移する（Ｓ53，Ｓ54，Ｓ55、非同期パワーダウン状態ＳＴ14）。非同期パワーダウン状態では、ランダムに生成されたパワーダウン時間Ｔdaを計測するタイマをスタートさせ、パワーダウン時間Ｔdaが終了するまで子機の送受信回路を停止して電力消費を低下させ、パワーダウン時間Ｔdaの終了後にビーコン信号の受信に戻る（Ｓ54，Ｓ55，Ｓ56，Ｓ52、ＳＴ14，ＳＴ13）。
【００５８】
以上の繰り返し中にビーコン信号を受信すると、その時刻情報に基づいて子機の通信タイマを補正して親機に同期させた同期状態となり、以下第３の実施形態と同様に、ビーコン信号で通知される子機接続時間帯までの時間Ｔpd.a1 とキャリアセンスを開始するまでの時間Ｔpd.aだけ、子機接続時間帯パワーダウン状態および接続要求パワーダウン状態になる。その後に接続要求信号を送信し、応答待ち時間Ｔawが経過するまでの間に親機からの接続要求応答信号が受信されると、親機との間に無線リンクを確立する。
【００５９】
図１４に示す無線リンク確立シーケンスでは、最初の時刻同期信号受信状態の受信時間Ｔuaでビーコン信号の受信に失敗し、ランダムに生成されたパワーダウン時間Ｔdaだけ非同期パワーダウン状態になり、その後にビーコン信号受信状態になる。このときは、受信時間Ｔua内でビーコン信号を受信でき、その時刻情報に基づいて子機の通信タイマを補正して親機に同期させた同期状態となる。
【００６０】
そして、ビーコン信号で通知される子機接続時間帯までの時間Ｔpd.a1 とキャリアセンスを開始するまでの時間Ｔpd.aだけ、子機接続時間帯パワーダウン状態および接続要求パワーダウン状態になる。その後に接続要求信号を送信し、応答待ち時間Ｔawが経過するまでの間に親機からの接続要求応答信号が受信されると、親機との間に無線リンクを確立する。
【００６１】
なお、非同期パワーダウン状態の時間Ｔdaについては、子機のビーコンスキャン周期を決定するものであり、親機からビーコン周期Ｔb で送信されているビーコン信号を検知するために、ビーコン周期Ｔb の整数倍、または整数分の１以外の値でランダムに設定する。これにより、ビーコン信号を確実に受信することができ、通信開始までの時間を短縮することができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、親機に接続されていない未接続状態の子機は、無線リンクを確立するまで常時受信している必要がなく、適当なタイミングでパワーダウン状態を設け、送受信回路への電力供給を停止することができる。これにより、未接続状態の子機における消費電力を大幅に低減することができる。
【００６３】
特に、請求項２，３，５，６，７および請求項１１，１２，１４，１５，１６に記載の発明では、子機の接続要求可能な時間情報が親機から送信されるビーコン信号により得られるので、時刻同期後から接続要求信号の送信までの間にパワーダウン状態に設定し、送受信回路への電力供給を停止することができる。これにより、未接続状態の子機における消費電力を大幅に低減することができる。
【００６４】
また、請求項４，５および請求項１３，１４に記載の発明では、子機接続時間帯に入ったときにランダムに設定される接続要求パワーダウン時間Ｔpd.aを経てキャリアセンスを行うことにより、偶然に複数の子機が同時にキャリアセンスして失敗する確率を低くし、さらにキャリアセンスすることにより接続要求信号がぶつかる確立を低くし、効率的に接続要求信号を送信することができる。
【００６５】
また、請求項６，７および請求項１５，１６に記載の発明では、時刻情報は常にビーコン信号として送信されるので、時刻同期後によや早い時間にキャリアセンスおよび接続要求信号の送信を行うことができる。
【００６６】
また、請求項８および請求項１７に記載の発明は、非同期パワーダウン時間Ｔdaをランダムに設定することにより、時刻同期信号を受信する確率が高くなり、時刻同期までの時間を短縮することができる。
【００６７】
また、請求項９および請求項１８に記載の発明は、接続要求パワーダウン時間Ｔpd.aをランダムに設定することにより、偶然に複数の子機が同時にキャリアセンスしても、次のキャリアセンスの成功確率が高くなる。これにより、複数の子機からの接続要求信号が衝突する確率を低減し、安定した通信開始が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の無線データ通信装置の子機の構成例を示す図。
【図２】第１の実施形態の子機の無線データ通信開始手順を示すフローチャート。
【図３】第１の実施形態の状態遷移を示す図。
【図４】第１の実施形態の子機−親機間の無線リンク確立シーケンスを示す図。
【図５】第２の実施形態の子機の無線データ通信開始手順(1) を示すフローチャート。
【図６】第２の実施形態の子機の無線データ通信開始手順(2) を示すフローチャート。
【図７】第２の実施形態の状態遷移を示す図。
【図８】第２の実施形態の子機−親機間の無線リンク確立シーケンスを示す図。
【図９】第３の実施形態の子機の無線データ通信開始手順を示すフローチャート。
【図１０】第３の実施形態の状態遷移を示す図。
【図１１】第３の実施形態の子機−親機間の無線リンク確立シーケンスを示す図。
【図１２】第４の実施形態の子機の無線データ通信開始手順を示すフローチャート。
【図１３】第４の実施形態の状態遷移を示す図。
【図１４】第４の実施形態の子機−親機間の無線リンク確立シーケンスを示す図。
【符号の説明】
１０ 送受信回路
２０ 無線信号処理部
２１ 同期制御手段
２２ 無線リンク確立手段
２３ パワーダウン制御手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池電源で動作する携帯情報端末等の子機と、ＬＡＮなどの有線ネットワークに接続された無線ＬＡＮ基地局等の親機との間で無線データ通信を行う構成において、親機と接続されていない未接続状態の子機の消費電力の低減を図る無線データ通信開始方法および無線データ通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電池電源で動作する携帯情報端末等の子機は電池の消耗を抑える必要があり、利用しないときに通電状態のままにしておくことは好ましくない。しかし、無線ＬＡＮ基地局等の親機との間で無線通信することを想定している子機の場合には、電源を完全にオフにすると、利用時の起動処理に長時間を要することになる。そこで、このような子機では、起動時間を短縮するために電力消費の少ないサスペンド状態と、通常動作状態との間で遷移できるように構成したものが多い。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の無線データ通信システムでは、移動局が最初に電源を入れた場合、移動局は基地局（アクセスポイント）からＴＩＭメッセージ（トラフィック指示情報）を受信するまで動作状態に置かれる。そして、ＴＩＭメッセージに応じて次のＴＩＭメッセージまで動作状態か、低電力での休止状態か選択される。これにより、移動局と基地局間の通信および移動局の電源オフのタイミングが決定され、移動局の低電力化を可能にしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−５８６８８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載の無線データ通信システムでは、親機と接続されていない未接続状態（待機時）の子機は、通信サービスエリア内に入ったことを検知して親機との接続が完了するまでは、呼出信号等に対応する狭帯域波用の受信回路は常時動作させておく必要がある。すなわち、未接続状態の子機は、通信を行っていないにも拘らず送受信回路で電力を消費し、電池電源の消耗が避けられなかった。
【０００６】
本発明は、親機と接続されていない未接続状態の子機の消費電力の低減を図ることができる無線データ通信開始方法および無線データ通信装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（無線データ通信開始方法）
請求項１に記載の無線データ通信開始方法は、親機は、通信タイマが生成する時刻情報を含む時刻同期信号を所定の周期時間Ｔt に少なくとも１回送信し、子機は、未接続状態として、時刻同期信号を受信する前で親機との時刻同期を行っていない非同期状態を有し、非同期状態の子機は、所定の周期時間Ｔt 以上の受信時間Ｔua（Ｔua≧Ｔt ）に時刻同期信号を受信するための受信状態と、その間に時刻同期信号が受信されない場合に所定の時間Ｔdaだけ子機の電力消費レベルを低下させる非同期パワーダウン状態とを、時刻同期信号が受信されるまで交互に繰り返し、時刻同期信号を受信したときに、その時刻情報に基づいて子機の通信タイマを補正して親機に同期させた同期状態となり、子機ごとに割り当てられた所定の時間Ｔpdだけ子機の電力消費レベルを低下させる未接続パワーダウン状態に遷移し、未接続パワーダウン状態後に、子機の情報を含み親機への接続を要求する接続要求信号をブロードキャスト送信し、その接続要求信号に対して親機から送信された接続許可情報を含む接続要求応答信号を受信して未接続状態から接続状態に遷移することを特徴とする。
【０００８】
さらに、親機は、子機ごとに割り当てた子機接続時間帯を示す情報を含むビーコン信号を、通信タイマで制御される所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信し、未接続状態の非同期状態から時刻同期信号を受信して同期状態に遷移した子機は、未接続パワーダウン状態に遷移する代わりに、時刻同期信号の時刻情報から得られるビーコン信号が到着するまでの時間Ｔpd.bだけ、子機の電力消費レベルを低下させるビーコンパワーダウン状態に遷移し、ビーコンパワーダウン状態後にビーコン信号を受信し、ビーコン信号で通知される子機接続時間帯までの時間Ｔpd.a1 だけ子機の電力消費レベルを低下させる子機接続時間帯パワーダウン状態に遷移し、子機接続時間帯パワーダウン状態後の子機接続時間帯で接続要求信号をブロードキャスト送信する（請求項２）。
【０００９】
また、ビーコンパワーダウン状態後にビーコン信号が受信されないときは、所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信されている次のビーコン信号が受信されるまでの時間Ｔpd.a2 だけビーコンパワーダウン状態に遷移するようにしてもよい（請求項３）。
【００１０】
また、子機接続時間帯パワーダウン状態後に子機接続時間帯に入った子機は、子機接続時間帯内で、所定の時間Ｔpd.aだけ子機の電力消費レベルを低下させる接続要求パワーダウン状態に遷移し、接続要求パワーダウン状態後に、他の無線通信が行われていないことを確認して接続要求信号をブロードキャスト送信するようにしてもよい（請求項４）。
【００１１】
また、接続要求信号に対する接続要求応答信号が受信されないときは、所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信されている次のビーコン信号が受信されるまでの時間Ｔpd.a2 だけビーコンパワーダウン状態に遷移するようにしてもよい（請求項５）。
【００１２】
請求項６に記載の無線データ通信開始方法は、上記ビーコン信号に合わせて時刻同期信号を送信する方法である。すなわち、親機は、通信タイマが生成する時刻情報と、子機ごとに割り当てた子機接続時間帯を示す情報を含むビーコン信号を、通信タイマで制御される所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信し、子機は、未接続状態として、時刻同期信号を受信する前で親機との時刻同期を行っていない非同期状態を有し、非同期状態の子機は、所定の受信時間Ｔuaにビーコン信号を受信するための受信状態と、その間にビーコン信号が受信されない場合に所定の時間Ｔdaだけ子機の電力消費レベルを低下させる非同期パワーダウン状態とを、ビーコン信号が受信されるまで交互に繰り返し、ビーコン信号を受信したときに、その時刻情報に基づいて子機の通信タイマを補正して親機に同期させた同期状態となり、ビーコン信号で通知される子機接続時間帯までの時間Ｔpd.a1 だけ子機の電力消費レベルを低下させる子機接続時間帯パワーダウン状態に遷移し、子機接続時間帯パワーダウン状態後に、子機接続時間帯内で、所定の時間Ｔpd.aだけ子機の電力消費レベルを低下させる接続要求パワーダウン状態に遷移し、接続要求パワーダウン状態後に、他の無線通信が行われていないことを確認して子機の情報を含み親機への接続を要求する接続要求信号をブロードキャスト送信し、その接続要求信号に対して親機から送信された接続許可情報を含む接続要求応答信号を受信して未接続状態から接続状態に遷移することを特徴とする。
【００１３】
さらに、接続要求信号に対する接続要求応答信号が受信されないときは、所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信されている次のビーコン信号が受信されるまでの時間Ｔpd.a2 だけビーコンパワーダウン状態に遷移する（請求項７）。
【００１４】
また、請求項１または請求項６に記載の無線データ通信開始方法において、子機は、非同期パワーダウン状態に遷移する度に、所定の最小時間Ｔdamin と所定の最大時間Ｔdamax （Ｔdamax ＞Ｔdamin ）の範囲内でランダムに非同期パワーダウン状態の時間Ｔdaを決定する（請求項８）。
【００１５】
また、請求項４または請求項６に記載の無線データ通信開始方法において、子機は、接続要求パワーダウン状態に遷移する度に、所定の最小時間Ｔpd.amin と所定の最大時間Ｔpd.amax （Ｔpd.amax ＞Ｔpd.amin ）の範囲内でランダムに接続要求パワーダウン状態の時間Ｔpd.aを決定する（請求項９）。
【００１６】
（無線データ通信装置）
請求項１０に記載の無線データ通信装置は、親機は、通信タイマが生成する時刻情報を含む時刻同期信号を所定の周期時間Ｔt に少なくとも１回送信する構成であり、子機は、未接続状態として、時刻同期信号を受信する前で親機との時刻同期を行っていない非同期状態を有し、その非同期状態のときに、所定の周期時間Ｔt 以上の受信時間Ｔua（Ｔua≧Ｔt ）に時刻同期信号を受信するための受信状態と、その間に時刻同期信号が受信されない場合に所定の時間Ｔdaだけ子機の電力消費レベルを低下させる非同期パワーダウン状態とを、時刻同期信号が受信されるまで交互に繰り返し、時刻同期信号を受信したときに、その時刻情報に基づいて子機の通信タイマを補正して親機に同期させた同期状態とする同期制御手段と、同期状態後に、子機ごとに割り当てられた所定の時間Ｔpdだけ子機の電力消費レベルを低下させる未接続パワーダウン状態に設定する未接続パワーダウン制御手段と、未接続パワーダウン状態後に、子機の情報を含み親機への接続を要求する接続要求信号をブロードキャスト送信し、その接続要求信号に対して親機から送信された接続許可情報を含む接続要求応答信号を受信して親機との間に無線リンクを確立し、接続状態に設定する無線リンク確立手段とを備える。
【００１７】
また、親機は、子機ごとに割り当てた子機接続時間帯を示す情報を含むビーコン信号を、通信タイマで制御される所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信する構成であり、子機は、未接続パワーダウン制御手段に代わり、時刻同期信号の時刻情報から得られるビーコン信号が到着するまでの時間Ｔpd.bだけ、子機の電力消費レベルを低下させるビーコンパワーダウン状態に設定するビーコンパワーダウン制御手段と、ビーコンパワーダウン状態後にビーコン信号を受信し、ビーコン信号で通知される子機接続時間帯までの時間Ｔpd.a1 だけ、子機の電力消費レベルを低下させる子機接続時間帯パワーダウン状態に設定する子機接続時間帯パワーダウン制御手段とを備え、無線リンク確立手段は、子機接続時間帯パワーダウン状態後の子機接続時間帯で接続要求信号をブロードキャスト送信する構成である（請求項１１）。
【００１８】
また、子機接続時間帯パワーダウン制御手段は、ビーコンパワーダウン状態後にビーコン信号が受信されないときに、所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信されている次のビーコン信号が受信されるまでの時間Ｔpd.a2 だけビーコンパワーダウン状態に設定する構成である（請求項１２）。
【００１９】
また、子機接続時間帯パワーダウン制御手段は、子機接続時間帯パワーダウン状態後の子機接続時間帯内で、所定の時間Ｔpd.aだけ子機の電力消費レベルを低下させる接続要求パワーダウン状態に設定する接続要求パワーダウン制御手段を含み、無線リンク確立手段は、接続要求パワーダウン状態後に、他の無線通信が行われていないことを確認して接続要求信号をブロードキャスト送信する構成である（請求項１３）。
【００２０】
また、無線リンク確立手段は、接続要求信号に対する接続要求応答信号が受信されないときに、所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信されている次のビーコン信号が受信されるまでの時間Ｔpd.a2 だけビーコンパワーダウン状態に設定する構成である（請求項１４）。
【００２１】
請求項１５に記載の無線データ通信装置は、親機は、通信タイマが生成する時刻情報と、子機ごとに割り当てた子機接続時間帯を示す情報を含むビーコン信号を、通信タイマで制御される所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信する構成であり、子機は、未接続状態として、時刻同期信号を受信する前で親機との時刻同期を行っていない非同期状態を有し、その非同期状態のときに、所定の受信時間Ｔuaにビーコン信号を受信するための受信状態と、その間にビーコン信号が受信されない場合に所定の時間Ｔdaだけ子機の電力消費レベルを低下させる非同期パワーダウン状態とを、ビーコン信号が受信されるまで交互に繰り返し、ビーコン信号を受信したときに、その時刻情報に基づいて子機の通信タイマを補正して親機に同期させた同期状態とする同期制御手段と、同期状態後に、ビーコン信号で通知される子機接続時間帯までの時間Ｔpd.a1 だけ子機の電力消費レベルを低下させる子機接続時間帯パワーダウン状態に設定する子機接続時間帯パワーダウン制御手段と、子機接続時間帯パワーダウン状態後に、子機接続時間帯内で、所定の時間Ｔpd.aだけ子機の電力消費レベルを低下させる接続要求パワーダウン状態に設定する接続要求パワーダウン制御手段と、接続要求パワーダウン状態後に、他の無線通信が行われていないことを確認して子機の情報を含み親機への接続を要求する接続要求信号をブロードキャスト送信し、その接続要求信号に対して親機から送信された接続許可情報を含む接続要求応答信号を受信して親機との間に無線リンクを確立し、接続状態に設定する無線リンク確立手段とを備える。
【００２２】
さらに、無線リンク確立手段は、接続要求信号に対する接続要求応答信号が受信されないときは、所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信されている次のビーコン信号が受信されるまでの時間Ｔpd.a2 だけビーコンパワーダウン状態に設定する構成である（請求項１６）。
【００２３】
また、請求項１０または請求項１５に記載の無線データ通信装置において、同期制御手段は、非同期パワーダウン状態に遷移する度に、所定の最小時間Ｔdamin と所定の最大時間Ｔdamax （Ｔdamax ＞Ｔdamin ）の範囲内でランダムに非同期パワーダウン状態の時間Ｔdaを決定する構成である（請求項１７）。
【００２４】
また、請求項１３または請求項１５に記載の無線データ通信装置において、接続要求パワーダウン制御手段は、接続要求パワーダウン状態に遷移する度に、所定の最小時間Ｔpd.amin と所定の最大時間Ｔpd.amax （Ｔpd.amax ＞Ｔpd.amin ）の範囲内でランダムに接続要求パワーダウン状態の時間Ｔpd.aを決定する構成である（請求項１８）。
【００２５】
また、請求項１０〜請求項１５のいずれかに記載の無線データ通信装置において、子機は、親機との間で無線電波を送受信する送受信回路を含み、各パワーダウン制御手段からパワーダウン信号が出力されるとその送受信回路を停止して消費電力を低減する構成である（請求項１９）。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（本発明の無線データ通信装置の子機の構成例：請求項１０〜１９）
図１は、本発明の無線データ通信装置の子機の構成例を示す。なお、図示しない親機は、通信タイマが生成する時刻情報を含む時刻同期信号を所定の周期時間Ｔt に少なくとも１回送信する構成であり、未接続状態の子機が時刻同期信号を受信する前は親機との時刻同期を行っていない非同期状態になっている。また、親機は、各子機との接続を行うために子機ごとに割り当てた子機接続時間帯の情報を含むビーコン信号を、通信タイマで制御される所定の周期Ｔb で送信しており、子機は例えばビーコン信号を受信することにより子機接続時間帯を認識できるようになっている。ただし、子機が親機と同期状態になった場合には、ビーコン信号以外の方法によって、例えば予め決められた子機接続時間帯を自律的に判断することも可能である。
【００２７】
図において、子機は、送受信回路１０および無線信号処理部２０を有し、無線信号処理部２０は、同期制御手段２１、無線リンク確立手段２２およびパワーダウン制御手段２３から構成される。
【００２８】
送受信回路１０は、親機から送信された無線電波をアンテナで受信し、受信無線信号に変換して無線信号処理部２０に出力する。また、無線信号処理部２０から入力された送信無線信号を無線電波に変換してアンテナから送信する。さらに、送受信回路１０は、無線信号処理部２０からパワーダウン信号が入力されると、無線電波の送受信動作を停止して消費電力を低減する構成である。
【００２９】
無線信号処理部２０は、送受信回路１０から入力された受信無線信号のうち親機からの受信無線データ信号は、無線データ信号処理を施して受信データ信号として出力する。親機への送信データ信号は、無線データ信号処理を施して送信無線信号として送受信回路１０に出力する。また、無線通信を制御するための送信無線制御信号（例えば、接続要求信号）を送信無線信号として送受信回路１０に出力し、送受信回路１０から入力された受信無線信号のうち、無線通信を制御するための受信無線制御信号（例えば、時刻同期信号や接続要求応答信号）に対して無線制御信号処理を行う。
【００３０】
同期制御手段２１は、所定の周期時間Ｔt 以上の受信時間Ｔua（Ｔua≧Ｔt ）に時刻同期信号を受信するための受信状態と、その間に時刻同期信号が受信されない場合に、パワーダウン制御手段２３に対して所定の時間Ｔdaだけ子機の電力消費レベルを低下させる非同期パワーダウン状態とを、時刻同期信号が受信されるまで交互に繰り返し、時刻同期信号を受信したときに、その時刻情報に基づいて子機の通信タイマを補正して親機に同期させた同期状態とする構成である。
【００３１】
パワーダウン制御手段２３は、同期状態後に、子機ごとに割り当てられた子機接続時間帯までの所定の時間Ｔpd、あるいはビーコン信号が受信されるまでの所定の時間Ｔpd.bなど、送受信回路１０に対してパワーダウン信号を出力し、子機の電力消費レベルを低下させるパワーダウン状態に設定する構成である。なお、パワーダウン制御手段２３としては、非同期パワーダウン制御、未接続パワーダウン制御、ビーコンパワーダウン制御、子機接続時間帯パワーダウン制御、接続要求パワーダウン制御を行うが、詳しくは以下に示す各実施形態において説明する。
【００３２】
無線リンク確立手段２２は、パワーダウン状態後に、子機の情報を含み親機への接続を要求する接続要求信号をブロードキャスト送信し、その接続要求信号に対して親機から送信された接続許可情報を含む接続要求応答信号を受信して親機との間に無線リンクを確立し、接続状態に設定する構成である。
【００３３】
以下、図２〜図４に示す第１の実施形態、図５〜図８に示す第２の実施形態、図９〜図１１に示す第３の実施形態、図１２〜図１４に示す第４の実施形態について、それぞれ子機の無線データ通信開始方法について説明する。
【００３４】
（第１の実施形態：請求項１，８，１０，１７）
図２は、第１の実施形態の子機の無線データ通信開始手順を示すフローチャートである。図３は、第１の実施形態の状態遷移を示す。図４は、第１の実施形態の子機−親機間の無線リンク確立シーケンスを示す。
【００３５】
図２において、接続状態値が１のときに接続状態、０のときに未接続状態とし、パワーダウン信号値が１のときに送受信回路１０にパワーダウン信号を出力するものとする。
【００３６】
図２および図３において、子機は、動作を開始したとき、または親機との接続断を検出したときに、時刻同期信号の受信を開始し、所定の周期時間Ｔt 以上の受信時間Ｔua（Ｔua≧Ｔt ）を計測するタイマをスタートさせる（Ｓ１，Ｓ２、時刻同期信号受信状態ＳＴ０）。この受信時間Ｔuaの間に時刻同期信号が受信されない場合には、非同期パワーダウン状態に遷移する（Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５、非同期パワーダウン状態ＳＴ１）。非同期パワーダウン状態では、ランダムに生成された非同期パワーダウン時間Ｔdaを計測するタイマをスタートさせ、非同期パワーダウン時間Ｔdaが終了するまで子機の送受信回路を停止して電力消費を低下させ、非同期パワーダウン時間Ｔdaの終了後に時刻同期信号の受信に戻る（Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ２、ＳＴ１，ＳＴ０）。
【００３７】
以上の繰り返し中に時刻同期信号を受信すると、その時刻情報に基づいて子機の通信タイマを補正して親機に同期させた同期状態となり、未接続パワーダウン状態に遷移する（Ｓ４，Ｓ８，未接続パワーダウン状態ＳＴ２）。未接続パワーダウン状態では、所定の未接続パワーダウン時間Ｔpdを計測するタイマをスタートさせ、未接続パワーダウン時間Ｔpdが終了するまで子機の電力消費を低下させる（Ｓ８，Ｓ９，Ｓ10、ＳＴ２）。未接続パワーダウン時間Ｔpdが終了すると、子機の情報を含み親機への接続を要求する接続要求信号をブロードキャスト送信し（Ｓ11，接続要求送信状態ＳＴ３）、その接続要求信号に対して親機から送信された接続許可情報を含む接続要求応答信号を受信すると、未接続状態から接続状態に遷移する（Ｓ12，Ｓ13）。
【００３８】
図４に示す無線リンク確立シーケンスでは、最初の時刻同期信号受信状態の受信時間Ｔuaで時刻同期信号の受信に失敗し、ランダムに生成されたパワーダウン時間Ｔdaだけ非同期パワーダウン状態になり、その後に時刻同期信号受信状態になる。このときは、受信時間Ｔua内で時刻同期信号を受信でき、その時刻情報に基づいて子機の通信タイマを補正して親機に同期させた同期状態となり、所定のパワーダウン時間Ｔpdだけ未接続パワーダウン状態になる。その後に接続要求信号をブロードキャスト送信し、その接続要求信号に対して親機から送信された接続許可情報を含む接続要求応答信号を受信して無線リンクを確立する。
【００３９】
なお、非同期パワーダウン時間Ｔdaについて、非同期パワーダウン状態に遷移する度に、所定の最小時間Ｔdamin と所定の最大時間Ｔdamax （Ｔdamax ＞Ｔdamin ）の範囲内でランダムに設定することにより、時刻同期信号を受信する確率を高くし、通信開始までの時間を短縮することができる。
【００４０】
（第２の実施形態：請求項２，３，５，１１，１２，１４）
図５および図６は、第２の実施形態の子機の無線データ通信開始手順(1),(2) を示すフローチャートである。図７は、第２の実施形態の状態遷移を示す。図８は、第２の実施形態の子機−親機間の無線リンク確立シーケンスを示す。なお、親機は、子機ごとに割り当てた子機接続時間帯を示す情報を含むビーコン信号を、通信タイマで制御される所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信しているものとする。
【００４１】
図５および図６において、接続状態値が１のときに接続状態、０のときに未接続状態とし、パワーダウン信号値が１のときに送受信回路１０にパワーダウン信号を出力するものとする。
【００４２】
図５，図６および図７において、子機は、動作を開始したとき、または親機との接続断を検出したときに、時刻同期信号の受信を開始し、所定の周期時間Ｔt 以上の受信時間Ｔua（Ｔua≧Ｔt ）を計測するタイマをスタートさせる（Ｓ１，Ｓ２、時刻同期信号受信状態ＳＴ０）。この受信時間Ｔuaの間に時刻同期信号が受信されない場合には、非同期パワーダウン状態に遷移する（Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５、非同期パワーダウン状態ＳＴ１）。非同期パワーダウン状態では、ランダムに生成された非同期パワーダウン時間Ｔdaを計測するタイマをスタートさせ、非同期パワーダウン時間Ｔdaが終了するまで子機の送受信回路を停止して電力消費を低下させ、非同期パワーダウン時間Ｔdaの終了後に時刻同期信号の受信に戻る（Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ２、ＳＴ１，ＳＴ０）。
【００４３】
以上の繰り返し中に時刻同期信号を受信すると、その時刻情報に基づいて子機の通信タイマを補正して親機に同期させた同期状態となり、ビーコンパワーダウン状態に遷移する（Ｓ４，Ｓ14，ビーコンパワーダウン状態ＳＴ４）。ビーコンパワーダウン状態では、時刻同期信号の時刻情報から得られるビーコン信号が到着するまでの時間Ｔpd.bを計測するタイマをスタートさせ、その時間が終了するまで子機の送受信回路を停止して電力消費を低下させる。ビーコンパワーダウン時間Ｔpd.bの終了後にビーコン信号を受信すると（Ｓ15，Ｓ16，Ｓ21、ビーコン信号受信状態ＳＴ５）、子機接続時間帯パワーダウン状態に遷移する（Ｓ22、子機接続時間帯パワーダウン状態ＳＴ７）。
【００４４】
子機接続時間帯パワーダウン状態では、ビーコン信号で通知される子機接続時間帯までの時間Ｔpd.a1 を計測するタイマをスタートさせ、その時間が終了するまで子機の送受信回路を停止して電力消費を低下させ、その後に子機の情報を含み親機への接続を要求する接続要求信号を送信する（Ｓ23，Ｓ24、接続要求送信状態ＳＴ８）。そして、接続要求応答信号の応答待ち時間Ｔawを計測するタイマをスタートさせる（Ｓ24、接続要求応答待ち状態ＳＴ９）。応答待ち時間Ｔawが経過するまでに、親機からの接続要求応答信号が受信された場合には、接続要求応答信号に含まれる接続許可情報を確認し、接続許可の場合には接続状態（接続状態値＝１）とし、親機との間に無線リンクを確立する（Ｓ25，Ｓ26，Ｓ27，Ｓ28）。
【００４５】
ここで、ビーコンパワーダウン時間Ｔpd.bの終了までにビーコン信号を受信できない場合（Ｓ21、ＳＴ５）や、接続要求応答信号が受信されずに応答待ち時間Ｔawが終了した場合（Ｓ26、ＳＴ９）や、親機への接続が不許可の場合（Ｓ27）には、ビーコンパワーダウン状態に遷移する（Ｓ29、ビーコンパワーダウン状態ＳＴ６）。ビーコンパワーダウン状態では、所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信されている次のビーコン信号が受信されるまでの時間Ｔpd.a2 を計測するタイマをスタートさせ、ビーコンパワーダウン時間Ｔpd.a2 が終了するまで子機の送受信回路を停止して消費電力を低減させる。ビーコンパワーダウン時間Ｔpd.a2 の終了後には、ビーコン信号受信状態に戻る（Ｓ29，Ｓ30，Ｓ31，Ｓ21、ビーＳＴ６，ＳＴ５）。なお、ビーコンパワーダウン時間Ｔpd.a2 は、ビーコン周期Ｔb を基準にそれぞれの状態遷移の過程に応じて適宜計算される。
【００４６】
図８に示す無線リンク確立シーケンスでは、最初の時刻同期信号受信状態の受信時間Ｔuaで時刻同期信号の受信に失敗し、ランダムに生成されたパワーダウン時間Ｔdaだけ非同期パワーダウン状態になり、その後に時刻同期信号受信状態になる。このときは、受信時間Ｔua内で時刻同期信号を受信でき、その時刻情報に基づいて子機の通信タイマを補正して親機に同期させた同期状態となり、時刻同期信号の時刻情報から得られるビーコン信号が到着するまでの時間Ｔpd.bだけビーコンパワーダウン状態になり、その後にビーコン信号を受信する。
【００４７】
ビーコン信号を受信すると、ビーコン信号で通知される子機接続時間帯までの時間Ｔpd.a1 だけ子機接続時間帯パワーダウン状態になり、その後に接続要求信号を送信し、応答待ち時間Ｔawが経過するまでの間に親機からの接続要求応答信号が受信されると、親機との間に無線リンクを確立する。
【００４８】
（第３の実施形態：請求項４，５，９，１３，１４，１８）
図９は、第３の実施形態の子機の無線データ通信開始手順を示すフローチャートである。図１０は、第３の実施形態の状態遷移を示す。図１１は、第３の実施形態の子機−親機間の無線リンク確立シーケンスを示す。なお、親機は、子機ごとに割り当てた子機接続時間帯を示す情報を含むビーコン信号を、通信タイマで制御される所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信しているものとする。
【００４９】
本実施形態の子機の無線データ通信開始手順において、子機が時刻同期信号の受信を開始し、時刻同期信号を受信後にビーコンパワーダウン状態となり、ビーコン信号を受信するまでの手順は、図５に示す第２の実施形態の子機の無線データ通信開始手順(1) と同様である。
【００５０】
図９および図１０において、ビーコン信号を受信すると（Ｓ21、ビーコン信号受信状態ＳＴ５）、子機接続時間帯パワーダウン状態に遷移する（Ｓ22、子機接続時間帯パワーダウン状態ＳＴ10）。子機接続時間帯パワーダウン状態では、ビーコン信号で通知される子機接続時間帯までの時間Ｔpd.a1 を計測するタイマをスタートさせ、その時間が終了するまで子機の送受信回路を停止して電力消費を低下させる（Ｓ22，Ｓ23）。その後に接続要求パワーダウン状態になり、キャリアセンスを開始するまでの時間Ｔpd.aを計測するタイマをスタートさせ、その時間が終了するまで子機の送受信回路を停止して電力消費を低下させる（Ｓ41，Ｓ42）。
【００５１】
ビーコン信号の受信から時間Ｔpd.a1 およびＴpd.aが経過すると、キャリアセンス時間Ｔcsを計測するタイマをスタートさせ、キャリアセンスを開始する（Ｓ43，Ｓ44，Ｓ45、キャリアセンス状態ＳＴ11）。このキャリアセンス時間Ｔcsの間に他の無線通信を検知しない場合には、親機への接続を要求する接続要求信号を送信し（Ｓ44，Ｓ24、接続要求送信状態ＳＴ８）、接続要求応答信号の応答待ち時間Ｔawを計測するタイマをスタートさせる（Ｓ24、接続要求応答待ち状態ＳＴ９）。応答待ち時間Ｔawが経過するまでに、親機からの接続要求応答信号が受信された場合には、接続要求応答信号に含まれる接続許可情報を確認し、接続許可の場合には接続状態（接続状態値＝１）とし、親機との間に無線リンクを確立する（Ｓ25，Ｓ26，Ｓ27，Ｓ28）。
【００５２】
ここで、ビーコンパワーダウン時間Ｔpd.bの終了までにビーコン信号を受信できない場合（Ｓ21、ＳＴ５）や、キャリアセンス中に他の無線信号が受信された場合（Ｓ45、ＳＴ11）や、接続要求応答信号が受信されずに応答待ち時間Ｔawが終了した場合（Ｓ26、ＳＴ９）や、親機への接続が不許可の場合（Ｓ27）には、ビーコンパワーダウン状態に遷移する（Ｓ29、ビーコンパワーダウン状態ＳＴ６）。ビーコンパワーダウン状態では、所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信されている次のビーコン信号が受信されるまでの時間Ｔpd.a2 を計測するタイマをスタートさせ、ビーコンパワーダウン時間Ｔpd.a2 が終了するまで子機の送受信回路を停止して消費電力を低減させる。ビーコンパワーダウン時間Ｔpd.a2 の終了後には、ビーコン信号受信状態に戻る（Ｓ29，Ｓ30，Ｓ31，Ｓ21、ビーコンパワーダウン状態ＳＴ６）。
【００５３】
図１１に示す無線リンク確立シーケンスでは、ビーコン信号を受信するまでは図８に示す第２の実施形態と同様である。ビーコン信号を受信すると、ビーコン信号で通知される子機接続時間帯までの時間Ｔpd.a1 とキャリアセンスを開始するまでの時間Ｔpd.aだけ、子機接続時間帯パワーダウン状態および接続要求パワーダウン状態になる。その後に接続要求信号を送信し、応答待ち時間Ｔawが経過するまでの間に親機からの接続要求応答信号が受信されると、親機との間に無線リンクを確立する。
【００５４】
なお、接続要求パワーダウン状態の時間Ｔpd.aについて、接続要求パワーダウン状態に遷移する度に、所定の最小時間Ｔpd.amin と所定の最大時間Ｔpd.amax （Ｔpd.amax ＞Ｔpd.amin ）の範囲内でランダムに設定することにより、偶然に複数の子機が同時にキャリアセンスして失敗する確率を低くし、通信開始までの時間を短縮することができる。
【００５５】
（第４の実施形態：請求項６，７，９，１５，１６，１８）
図１２は、第４の実施形態の子機の無線データ通信開始手順を示すフローチャートである。図１３は、第４の実施形態の状態遷移を示す。図１４は、第４の実施形態の子機−親機間の無線リンク確立シーケンスを示す。なお、親機は、通信タイマが生成する時刻情報と、子機ごとに割り当てた子機接続時間帯を示す情報を含むビーコン信号を、通信タイマで制御される所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信しているものとする。
【００５６】
本実施形態の子機の無線データ通信開始手順は、ビーコン信号と時刻同期信号を同時に送信するものであり、ビーコン信号を受信した後の手順は、図９に示す第３の実施形態の子機の無線データ通信開始手順と同様である。
【００５７】
図１２および図１３において、子機は、動作を開始したとき、または親機との接続断を検出したときに、ビーコン信号の受信を開始し、所定の受信時間Ｔuaを計測するタイマをスタートさせる（Ｓ51，Ｓ52、ビーコン信号受信状態ＳＴ13）。この受信時間Ｔuaの間にビーコン信号が受信されない場合には、非同期パワーダウン状態に遷移する（Ｓ53，Ｓ54，Ｓ55、非同期パワーダウン状態ＳＴ14）。非同期パワーダウン状態では、ランダムに生成されたパワーダウン時間Ｔdaを計測するタイマをスタートさせ、パワーダウン時間Ｔdaが終了するまで子機の送受信回路を停止して電力消費を低下させ、パワーダウン時間Ｔdaの終了後にビーコン信号の受信に戻る（Ｓ54，Ｓ55，Ｓ56，Ｓ52、ＳＴ14，ＳＴ13）。
【００５８】
以上の繰り返し中にビーコン信号を受信すると、その時刻情報に基づいて子機の通信タイマを補正して親機に同期させた同期状態となり、以下第３の実施形態と同様に、ビーコン信号で通知される子機接続時間帯までの時間Ｔpd.a1 とキャリアセンスを開始するまでの時間Ｔpd.aだけ、子機接続時間帯パワーダウン状態および接続要求パワーダウン状態になる。その後に接続要求信号を送信し、応答待ち時間Ｔawが経過するまでの間に親機からの接続要求応答信号が受信されると、親機との間に無線リンクを確立する。
【００５９】
図１４に示す無線リンク確立シーケンスでは、最初の時刻同期信号受信状態の受信時間Ｔuaでビーコン信号の受信に失敗し、ランダムに生成されたパワーダウン時間Ｔdaだけ非同期パワーダウン状態になり、その後にビーコン信号受信状態になる。このときは、受信時間Ｔua内でビーコン信号を受信でき、その時刻情報に基づいて子機の通信タイマを補正して親機に同期させた同期状態となる。
【００６０】
そして、ビーコン信号で通知される子機接続時間帯までの時間Ｔpd.a1 とキャリアセンスを開始するまでの時間Ｔpd.aだけ、子機接続時間帯パワーダウン状態および接続要求パワーダウン状態になる。その後に接続要求信号を送信し、応答待ち時間Ｔawが経過するまでの間に親機からの接続要求応答信号が受信されると、親機との間に無線リンクを確立する。
【００６１】
なお、非同期パワーダウン状態の時間Ｔdaについては、子機のビーコンスキャン周期を決定するものであり、親機からビーコン周期Ｔb で送信されているビーコン信号を検知するために、ビーコン周期Ｔb の整数倍、または整数分の１以外の値でランダムに設定する。これにより、ビーコン信号を確実に受信することができ、通信開始までの時間を短縮することができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、親機に接続されていない未接続状態の子機は、無線リンクを確立するまで常時受信している必要がなく、適当なタイミングでパワーダウン状態を設け、送受信回路への電力供給を停止することができる。これにより、未接続状態の子機における消費電力を大幅に低減することができる。
【００６３】
特に、請求項２，３，５，６，７および請求項１１，１２，１４，１５，１６に記載の発明では、子機の接続要求可能な時間情報が親機から送信されるビーコン信号により得られるので、時刻同期後から接続要求信号の送信までの間にパワーダウン状態に設定し、送受信回路への電力供給を停止することができる。これにより、未接続状態の子機における消費電力を大幅に低減することができる。
【００６４】
また、請求項４，５および請求項１３，１４に記載の発明では、子機接続時間帯に入ったときにランダムに設定される接続要求パワーダウン時間Ｔpd.aを経てキャリアセンスを行うことにより、偶然に複数の子機が同時にキャリアセンスして失敗する確率を低くし、さらにキャリアセンスすることにより接続要求信号がぶつかる確立を低くし、効率的に接続要求信号を送信することができる。
【００６５】
また、請求項６，７および請求項１５，１６に記載の発明では、時刻情報は常にビーコン信号として送信されるので、時刻同期後によや早い時間にキャリアセンスおよび接続要求信号の送信を行うことができる。
【００６６】
また、請求項８および請求項１７に記載の発明は、非同期パワーダウン時間Ｔdaをランダムに設定することにより、時刻同期信号を受信する確率が高くなり、時刻同期までの時間を短縮することができる。
【００６７】
また、請求項９および請求項１８に記載の発明は、接続要求パワーダウン時間Ｔpd.aをランダムに設定することにより、偶然に複数の子機が同時にキャリアセンスしても、次のキャリアセンスの成功確率が高くなる。これにより、複数の子機からの接続要求信号が衝突する確率を低減し、安定した通信開始が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の無線データ通信装置の子機の構成例を示す図。
【図２】第１の実施形態の子機の無線データ通信開始手順を示すフローチャート。
【図３】第１の実施形態の状態遷移を示す図。
【図４】第１の実施形態の子機−親機間の無線リンク確立シーケンスを示す図。
【図５】第２の実施形態の子機の無線データ通信開始手順(1) を示すフローチャート。
【図６】第２の実施形態の子機の無線データ通信開始手順(2) を示すフローチャート。
【図７】第２の実施形態の状態遷移を示す図。
【図８】第２の実施形態の子機−親機間の無線リンク確立シーケンスを示す図。
【図９】第３の実施形態の子機の無線データ通信開始手順を示すフローチャート。
【図１０】第３の実施形態の状態遷移を示す図。
【図１１】第３の実施形態の子機−親機間の無線リンク確立シーケンスを示す図。
【図１２】第４の実施形態の子機の無線データ通信開始手順を示すフローチャート。
【図１３】第４の実施形態の状態遷移を示す図。
【図１４】第４の実施形態の子機−親機間の無線リンク確立シーケンスを示す図。
【符号の説明】
１０ 送受信回路
２０ 無線信号処理部
２１ 同期制御手段
２２ 無線リンク確立手段
２３ パワーダウン制御手段
Claims (19)
- 少なくとも１つの子機と、所定のネットワークに接続される親機との間で無線データ通信を行う無線データ通信システムで、親機と接続されていない未接続状態の子機が親機との無線リンクを確立して接続状態に遷移し、無線データ通信を開始する無線データ通信開始方法において、
前記親機は、通信タイマが生成する時刻情報を含む時刻同期信号を所定の周期時間Ｔt に少なくとも１回送信し、
前記子機は、前記未接続状態として、前記時刻同期信号を受信する前で前記親機との時刻同期を行っていない非同期状態を有し、
前記非同期状態の子機は、
前記所定の周期時間Ｔt 以上の受信時間Ｔua（Ｔua≧Ｔt ）に前記時刻同期信号を受信するための受信状態と、その間に前記時刻同期信号が受信されない場合に所定の時間Ｔdaだけ子機の電力消費レベルを低下させる非同期パワーダウン状態とを、前記時刻同期信号が受信されるまで交互に繰り返し、
前記時刻同期信号を受信したときに、その時刻情報に基づいて子機の通信タイマを補正して親機に同期させた同期状態となり、子機ごとに割り当てられた所定の時間Ｔpdだけ子機の電力消費レベルを低下させる未接続パワーダウン状態に遷移し、
前記未接続パワーダウン状態後に、前記子機の情報を含み前記親機への接続を要求する接続要求信号をブロードキャスト送信し、その接続要求信号に対して前記親機から送信された接続許可情報を含む接続要求応答信号を受信して前記未接続状態から前記接続状態に遷移する
ことを特徴とする無線データ通信開始方法。 - 請求項１に記載の無線データ通信開始方法において、
前記親機は、子機ごとに割り当てた子機接続時間帯を示す情報を含むビーコン信号を、前記通信タイマで制御される所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信し、
前記未接続状態の前記非同期状態から前記時刻同期信号を受信して前記同期状態に遷移した子機は、前記未接続パワーダウン状態に遷移する代わりに、
前記時刻同期信号の時刻情報から得られる前記ビーコン信号が到着するまでの時間Ｔpd.bだけ、子機の電力消費レベルを低下させるビーコンパワーダウン状態に遷移し、
前記ビーコンパワーダウン状態後にビーコン信号を受信し、前記ビーコン信号で通知される子機接続時間帯までの時間Ｔpd.a1 だけ子機の電力消費レベルを低下させる子機接続時間帯パワーダウン状態に遷移し、
前記子機接続時間帯パワーダウン状態後の子機接続時間帯で前記接続要求信号をブロードキャスト送信する
ことを特徴とする無線データ通信開始方法。 - 請求項２に記載の無線データ通信開始方法において、
前記ビーコンパワーダウン状態後にビーコン信号が受信されないときは、前記所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信されている次の前記ビーコン信号が受信されるまでの時間Ｔpd.a2 だけ前記ビーコンパワーダウン状態に遷移する
ことを特徴とする無線データ通信開始方法。 - 請求項２に記載の無線データ通信開始方法において、
前記子機接続時間帯パワーダウン状態後に子機接続時間帯に入った子機は、
前記子機接続時間帯内で、所定の時間Ｔpd.aだけ子機の電力消費レベルを低下させる接続要求パワーダウン状態に遷移し、
前記接続要求パワーダウン状態後に、他の無線通信が行われていないことを確認して前記接続要求信号をブロードキャスト送信する
ことを特徴とする無線データ通信開始方法。 - 請求項２または請求項４に記載の無線データ通信開始方法において、
前記接続要求信号に対する接続要求応答信号が受信されないときは、前記所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信されている次の前記ビーコン信号が受信されるまでの時間Ｔpd.a2 だけ前記ビーコンパワーダウン状態に遷移する
ことを特徴とする無線データ通信開始方法。 - 少なくとも１つの子機と、所定のネットワークに接続される親機との間で無線データ通信を行う無線データ通信システムで、親機と接続されていない未接続状態の子機が親機との無線リンクを確立して接続状態に遷移し、無線データ通信を開始する無線データ通信開始方法において、
前記親機は、通信タイマが生成する時刻情報と、子機ごとに割り当てた子機接続時間帯を示す情報を含むビーコン信号を、前記通信タイマで制御される所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信し、
前記子機は、前記未接続状態として、前記時刻同期信号を受信する前で前記親機との時刻同期を行っていない非同期状態を有し、
前記非同期状態の子機は、
前記所定の受信時間Ｔuaに前記ビーコン信号を受信するための受信状態と、その間に前記ビーコン信号が受信されない場合に所定の時間Ｔdaだけ子機の電力消費レベルを低下させる非同期パワーダウン状態とを、前記ビーコン信号が受信されるまで交互に繰り返し、
前記ビーコン信号を受信したときに、その時刻情報に基づいて子機の通信タイマを補正して親機に同期させた同期状態となり、前記ビーコン信号で通知される子機接続時間帯までの時間Ｔpd.a1 だけ子機の電力消費レベルを低下させる子機接続時間帯パワーダウン状態に遷移し、
前記子機接続時間帯パワーダウン状態後に、前記子機接続時間帯内で、所定の時間Ｔpd.aだけ子機の電力消費レベルを低下させる接続要求パワーダウン状態に遷移し、
前記接続要求パワーダウン状態後に、他の無線通信が行われていないことを確認して前記子機の情報を含み前記親機への接続を要求する接続要求信号をブロードキャスト送信し、その接続要求信号に対して前記親機から送信された接続許可情報を含む接続要求応答信号を受信して前記未接続状態から前記接続状態に遷移する
ことを特徴とする無線データ通信開始方法。 - 請求項６に記載の無線データ通信開始方法において、
前記接続要求信号に対する接続要求応答信号が受信されないときは、前記所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信されている次の前記ビーコン信号が受信されるまでの時間Ｔpd.a2 だけ前記ビーコンパワーダウン状態に遷移する
ことを特徴とする無線データ通信開始方法。 - 請求項１または請求項６に記載の無線データ通信開始方法において、
前記子機は、前記非同期パワーダウン状態に遷移する度に、所定の最小時間Ｔdamin と所定の最大時間Ｔdamax （Ｔdamax ＞Ｔdamin ）の範囲内でランダムに前記非同期パワーダウン状態の時間Ｔdaを決定する
ことを特徴とする無線データ通信開始方法。 - 請求項４または請求項６に記載の無線データ通信開始方法において、
前記子機は、前記接続要求パワーダウン状態に遷移する度に、所定の最小時間Ｔpd.amin と所定の最大時間Ｔpd.amax （Ｔpd.amax ＞Ｔpd.amin ）の範囲内でランダムに前記接続要求パワーダウン状態の時間Ｔpd.aを決定する
ことを特徴とする無線データ通信開始方法。 - 少なくとも１つの子機と、所定のネットワークに接続される親機との間で無線データ通信を行う前に、親機と接続されていない未接続状態の子機が親機との無線リンクを確立して接続状態に設定し、無線データ通信を開始する無線データ通信装置において、
前記親機は、通信タイマが生成する時刻情報を含む時刻同期信号を所定の周期時間Ｔt に少なくとも１回送信する構成であり、
前記子機は、
前記未接続状態として、前記時刻同期信号を受信する前で前記親機との時刻同期を行っていない非同期状態を有し、その非同期状態のときに、前記所定の周期時間Ｔt 以上の受信時間Ｔua（Ｔua≧Ｔt ）に前記時刻同期信号を受信するための受信状態と、その間に前記時刻同期信号が受信されない場合に所定の時間Ｔdaだけ子機の電力消費レベルを低下させる非同期パワーダウン状態とを、前記時刻同期信号が受信されるまで交互に繰り返し、時刻同期信号を受信したときに、その時刻情報に基づいて子機の通信タイマを補正して親機に同期させた同期状態とする同期制御手段と、
前記同期状態後に、前記子機ごとに割り当てられた所定の時間Ｔpdだけ子機の電力消費レベルを低下させる未接続パワーダウン状態に設定する未接続パワーダウン制御手段と、
前記未接続パワーダウン状態後に、前記子機の情報を含み前記親機への接続を要求する接続要求信号をブロードキャスト送信し、その接続要求信号に対して前記親機から送信された接続許可情報を含む接続要求応答信号を受信して前記親機との間に無線リンクを確立し、前記接続状態に設定する無線リンク確立手段と
を備えたことを特徴とする無線データ通信装置。 - 請求項１０に記載の無線データ通信装置において、
前記親機は、子機ごとに割り当てた子機接続時間帯を示す情報を含むビーコン信号を、前記通信タイマで制御される所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信する構成であり、
前記子機は、前記未接続パワーダウン制御手段に代わり、前記時刻同期信号の時刻情報から得られる前記ビーコン信号が到着するまでの時間Ｔpd.bだけ、子機の電力消費レベルを低下させるビーコンパワーダウン状態に設定するビーコンパワーダウン制御手段と、
前記ビーコンパワーダウン状態後にビーコン信号を受信し、前記ビーコン信号で通知される子機接続時間帯までの時間Ｔpd.a1 だけ、子機の電力消費レベルを低下させる子機接続時間帯パワーダウン状態に設定する子機接続時間帯パワーダウン制御手段とを備え、
前記無線リンク確立手段は、前記子機接続時間帯パワーダウン状態後の子機接続時間帯で前記接続要求信号をブロードキャスト送信する構成である
ことを特徴とする無線データ通信装置。 - 請求項１１に記載の無線データ通信装置において、
前記子機接続時間帯パワーダウン制御手段は、前記ビーコンパワーダウン状態後にビーコン信号が受信されないときに、前記所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信されている次の前記ビーコン信号が受信されるまでの時間Ｔpd.a2 だけ前記ビーコンパワーダウン状態に設定する構成である
ことを特徴とする無線データ通信装置。 - 請求項１１に記載の無線データ通信装置において、
前記子機接続時間帯パワーダウン制御手段は、前記子機接続時間帯パワーダウン状態後の前記子機接続時間帯内で、所定の時間Ｔpd.aだけ子機の電力消費レベルを低下させる接続要求パワーダウン状態に設定する接続要求パワーダウン制御手段を含み、
前記無線リンク確立手段は、前記接続要求パワーダウン状態後に、他の無線通信が行われていないことを確認して前記接続要求信号をブロードキャスト送信する構成である
ことを特徴とする無線データ通信装置。 - 請求項１１または請求項１３に記載の無線データ通信装置において、
前記無線リンク確立手段は、前記接続要求信号に対する接続要求応答信号が受信されないときに、前記所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信されている次の前記ビーコン信号が受信されるまでの時間Ｔpd.a2 だけ前記ビーコンパワーダウン状態に設定する構成である
ことを特徴とする無線データ通信装置。 - 少なくとも１つの子機と、所定のネットワークに接続される親機との間で無線データ通信を行う無線データ通信システムで、親機と接続されていない未接続状態の子機が親機との無線リンクを確立して接続状態に遷移し、無線データ通信を開始する無線データ通信装置において、
前記親機は、通信タイマが生成する時刻情報と、子機ごとに割り当てた子機接続時間帯を示す情報を含むビーコン信号を、前記通信タイマで制御される所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信する構成であり、
前記子機は、前記未接続状態として、前記時刻同期信号を受信する前で前記親機との時刻同期を行っていない非同期状態を有し、その非同期状態のときに、前記所定の受信時間Ｔuaに前記ビーコン信号を受信するための受信状態と、その間に前記ビーコン信号が受信されない場合に所定の時間Ｔdaだけ子機の電力消費レベルを低下させる非同期パワーダウン状態とを、前記ビーコン信号が受信されるまで交互に繰り返し、前記ビーコン信号を受信したときに、その時刻情報に基づいて子機の通信タイマを補正して親機に同期させた同期状態とする同期制御手段と、
前記同期状態後に、前記ビーコン信号で通知される子機接続時間帯までの時間Ｔpd.a1 だけ子機の電力消費レベルを低下させる子機接続時間帯パワーダウン状態に設定する子機接続時間帯パワーダウン制御手段と、
前記子機接続時間帯パワーダウン状態後に、前記子機接続時間帯内で、所定の時間Ｔpd.aだけ子機の電力消費レベルを低下させる接続要求パワーダウン状態に設定する接続要求パワーダウン制御手段と、
前記接続要求パワーダウン状態後に、他の無線通信が行われていないことを確認して前記子機の情報を含み前記親機への接続を要求する接続要求信号をブロードキャスト送信し、その接続要求信号に対して前記親機から送信された接続許可情報を含む接続要求応答信号を受信して前記親機との間に無線リンクを確立し、前記接続状態に設定する無線リンク確立手段と
を備えたことを特徴とする無線データ通信装置。 - 請求項１５に記載の無線データ通信装置において、
前記無線リンク確立手段は、前記接続要求信号に対する接続要求応答信号が受信されないときは、前記所定の周期Ｔb でブロードキャスト送信されている次の前記ビーコン信号が受信されるまでの時間Ｔpd.a2 だけ前記ビーコンパワーダウン状態に設定する構成である
ことを特徴とする無線データ通信装置。 - 請求項１０または請求項１５に記載の無線データ通信装置において、
前記同期制御手段は、前記非同期パワーダウン状態に遷移する度に、所定の最小時間Ｔdamin と所定の最大時間Ｔdamax （Ｔdamax ＞Ｔdamin ）の範囲内でランダムに前記非同期パワーダウン状態の時間Ｔdaを決定する構成である
ことを特徴とする無線データ通信装置。 - 請求項１３または請求項１５に記載の無線データ通信装置において、
前記接続要求パワーダウン制御手段は、前記接続要求パワーダウン状態に遷移する度に、所定の最小時間Ｔpd.amin と所定の最大時間Ｔpd.amax （Ｔpd.amax ＞Ｔpd.amin ）の範囲内でランダムに前記接続要求パワーダウン状態の時間Ｔpd.aを決定する構成である
ことを特徴とする無線データ通信装置。 - 請求項１０〜請求項１５のいずれかに記載の無線データ通信装置において、
前記子機は、前記親機との間で無線電波を送受信する送受信回路を含み、前記各パワーダウン制御手段からパワーダウン信号が出力されるとその送受信回路を停止して消費電力を低減する構成である
ことを特徴とする無線データ通信装置。
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