JP6276725B2

JP6276725B2 - 無線通信方法及び無線通信システム

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Publication number: JP6276725B2
Application number: JP2015049487A
Authority: JP
Inventors: 明洋山岸; 望月　伸晃; 伸晃望月; 原田　充; 充原田; 修一吉野
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Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2015-03-12
Filing date: 2015-03-12
Publication date: 2018-02-07
Anticipated expiration: 2035-03-12
Also published as: JP2016171433A

Description

本発明は、無線通信方法及び無線通信システムに関する。

多くの無線通信システムにおいて消費電力を低減するために無線端末は消費電力が非常に小さい休止状態と、送信や受信を行うことのできる動作状態を繰り返す間欠動作を行っている。図８は、２つの無線端末間で同期を維持する方法を示す説明図である。ここでは、図８に示すように、間欠的に受信を行っている無線端末２に対して無線端末１からデータを送信する場合について説明する。無線端末２がデータ受信のために間欠的に受信を行っているタイミングに合わせて、無線端末１がデータを送信することで無線端末２はデータを受信することができる。無線端末２が定期的に送信する同期用の信号を無線端末１が受信することにより、２つの無線端末１、２の間でタイミングの同期を維持することができる。

図９は、２つの無線端末間で同期を維持する方法の変形例を示す説明図である。図９に示す同期を維持する方法の変形例では、無線端末１が定期的に送信する同期用の信号を無線端末２が受信することで２つの無線端末は同期を維持することができる。

また、非特許文献１にはデータ送信側が送信したパケットのＰＨＹ（physical layer）ヘッダの先頭に合わせて、データ受信側は受信動作に入りフレームヘッダを確認することで自無線端末宛てのデータであるかを判断する技術が開示されている。

図１０は、間欠受信の時間内にプリアンブルを検出してパケットの有無を判断し、受信の継続と終了を決定する場合の動作を示すタイミングチャートである。図１０では、４つの状態について動作を示している。図１０（ａ）は、無線端末１と無線端末２の発振器の周波数が同じ場合を示している。図１０（ｂ）は、無線端末１の発振器の周波数が無線端末２に比べて低い場合を示している。図１０（ｃ）は、無線端末１の発振器の周波数が無線端末２に比べて高い場合を示している。図１０（ｄ）は、無線端末１からのデータ送信が無い場合を示している。図１０（ａ）〜（ｄ）に示すように、無線端末１と無線端末２の基準となる発振器に周波数の誤差がある場合（いずれか一方の周波数が高い場合や低い場合）、間欠受信の範囲内でプリアンブルの検出ができずに無線端末１からの送信があるにも関わらず、受信を失敗することが想定される。

そのため、従来は間欠受信の幅を広げて解決する手段が一般に用いられている。図１１は、従来技術における２つの無線端末１、２の動作を示すフローチャートである。ここでは、無線端末１がデータ送信側で、無線端末２がデータ受信側であるものとして説明する。まず、無線端末１は、データの送信が有るか否かを判定しながら（ステップＳ４１）、データの送信が有るまで待機する。そして、データ受信側の無線端末２の間欠受信のタイミングで無線端末２が検出可能なプリアンブル長でデータ送信を開始する（ステップＳ４２）。そして、送信終了までデータ送信を行う。

一方、無線端末２は、間欠受信のタイミングで有るか否かを判定しながら（ステップＳ５１）、間欠受信のタイミングまで待機する。そして、間欠受信のタイミングにおいて送信側とのタイミングずれを吸収するために早めに受信を開始する（ステップＳ５２）。続いて、無線端末２は、プリアンブルを受信したか否かを判定し（ステップＳ５３）、プリアンブルを受信した場合、受信を継続し（ステップＳ５４）、データ受信を行う（ステップＳ５５）。無線端末２は、プリアンブルを受信しなかった場合に、送信側とのタイミングずれを吸収するための時間を経過したか否かを判定する（ステップＳ５６）。この判定の結果、送信側とのタイミングずれを吸収するための時間を経過していない場合、ステップＳ５３に戻って処理を繰り返す。そして、送信側とのタイミングずれを吸収するための時間を経過した場合、無線端末２は、受信処理を終了し、ステップＳ５１に戻り、処理を繰り返す。

図１２は、間欠受信の時間内にプリアンブルを検出してパケットの有無を判断し、受信の継続と終了を決定する場合の動作を示すタイミングチャートである。図１２に示す動作では、図１０に示す動作の問題を解決するための動作を示している。図１２においても図１０と同様に、４つの状態について動作を示している。図１２（ａ）は、無線端末１と無線端末２の発振器の周波数が同じ場合を示している。図１２（ｂ）は、無線端末１の発振器の周波数が無線端末２に比べて低い場合を示している。図１２（ｃ）は、無線端末１の発振器の周波数が無線端末２に比べて高い場合を示している。図１２（ｄ）は、無線端末１からのデータ送信が無い場合を示している。図１２に示すように、受信時間幅はデータ送信側の無線端末１とデータ受信側の無線端末２の基準となる発振器の差が大きいほど、その差分を吸収するために広くする必要がある。

鈴木、山岸、望月、藤野、原田、「Ｍ２Ｍ無線アクセスの間欠動作時における基地局との同期精度向上技術（ＩＩ）」、２０１３信学全大、Ｂ−５−１４８、Ｐ．５５８、２０１３

データ受信側の無線端末がデータ受信のために間欠的に受信するための時間はできるだけ短い方が消費電力を低下させるためには望ましい。そのため、自己に宛てたデータの通信が無ければなるべく早く受信をやめる判断をすることが望ましい。例えばデータ受信用の間欠受信の期間内にプリアンブルが検出できれば受信を継続し、間欠受信の期間内にプリアンブルが検出できなければ受信を停止する等の制御を行うことで間欠受信を短くすることができる。

この時データ受信用の間欠受信の期間はプリアンブル検出に必要な時間に、データ送信側の基準発振器とデータ受信側の基準発振器の偏差によるタイミングのずれを吸収するためのマージンの時間を加えた時間幅が必要となる。この時間は基準発振器の偏差と同期用信号の送信間隔によって決まる。例えば、基準発振器の偏差が１００ｐｐｍであり、同期用信号の送信間隔が１００ｓｅｃである場合、１００ｓｅｃの間に両者のタイミングは１０ｍｓｅｃずれることになるため、マージンとして加える時間も１０ｍｓｅｃ必要となる。この時間は例えば１００ｋｂｐｓで無線伝送している場合の１２５Ｂｙｔｅ分の長さであり、場合によってはプリアンブル検出に必要な時間よりも大幅に長くなることもあり得る。

また、同期用信号の送信間隔を長くすると、その分、間欠受信の時間も長くすることが必要となるため、同期用信号を頻繁に送信するか、間欠受信の時間を長くするかのトレードオフが低消費電力化の妨げになるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、休止状態と動作状態を繰り返す間欠動作を行う無線通信システムにおいて、データ転送時に必要となるデータ転送元とデータ転送先の間での同期確立を維持しつつ低消費電力化を図ることができる無線通信方法及び無線通信システムを提供することを目的とする。

本発明は、データを送信する無線基地局装置と、前記データを受信する複数の無線端末装置とを備え、前記無線基地局装置と前記無線端末装置とでスター型のネットワークを構成する無線通信システムが行う無線通信方法であって、前記無線基地局装置と前記無線端末装置のうち、いずれか一方の無線装置が、他方の無線装置との間で同期を維持するための同期信号を所定の間隔で間欠的に送信する同期信号送信ステップと、前記他方の無線装置が、前記一方の無線装置から前記同期信号を受信することで前記一方の無線装置との間で同期を維持する同期維持ステップと、前記無線端末装置が、前記データを受信するために前記同期信号の送信間隔より短い間隔で間欠的に受信状態となる間欠受信を前記無線基地局装置からのプリアンブルの検出に必要な最低限の時間だけ行う間欠受信ステップと、前記無線端末装置が、前記間欠受信の間に前記プリアンブルを受信したことによって受信を継続し、前記プリアンブルを受信しなかった場合には予め決められた時間で受信を終了する受信終了ステップと、前記無線基地局装置が、前記無線端末装置の前記間欠受信のタイミングで前記データを送信する際に、前記プリアンブルの長さを前記無線端末装置が検出するのに必要な最低限の長さよりも前記無線基地局装置と前記無線端末装置とのタイミングの誤差に相当する時間だけ長くするプリアンブル制御ステップとを有し、前記プリアンブル制御ステップでは、前記無線端末装置が前記無線基地局装置に最初に接続した直後の２回目の前記同期信号を受信する前までは、前記プリアンブルの長さの延長幅を前記無線基地局装置と前記無線端末装置とのタイミングの誤差に相当する時間とし、２回目の前記同期信号を受信した後は、前記プリアンブルの長さの延長幅を前記誤差に相当する時間より１回目の前記同期信号を受信した時の誤差から２回目の前記同期信号を受信した時の誤差へと誤差が小さくなった分だけ小さくすることを特徴とする。

本発明は、前記プリアンブル制御ステップでは、前記無線基地局装置が、前記無線端末装置の前記間欠受信のタイミングでデータ送信した後に、前記間欠受信の間隔よりも短い時間内に連続的に前記無線端末装置へのデータ送信がある場合には前記プリアンブルの長さを前記無線端末装置が検出するのに必要な最低限の長さとすることを特徴とする。

本発明は、前記プリアンブル制御ステップでは、前記間欠受信を行う前記無線端末装置が前記プリアンブルを検出するために必要となるプリアンブルの最低限の長さに、前記無線基地局装置と前記無線端末装置との間の間欠間隔をカウントするための基準発振器の相対誤差と同期を維持するために発信する信号の送信周期から得られる前記間欠受信のタイミングのずれの長さを加えた長さを前記プリアンブルの長さとし、前記無線基地局装置が送信するタイミングを前記無線基地局装置がカウントした前記無線端末装置の前記間欠受信のタイミングから前記タイミングのずれの長さの１／２の時間だけ早くすることを特徴とする。

本発明は、データを送信する無線基地局装置と、前記データを受信する複数の無線端末装置とを備え、前記無線基地局装置と前記無線端末装置とでスター型のネットワークを構成する無線通信システムであって、前記無線端末装置は、前記無線基地局装置との間で同期を維持するための同期信号を所定の間隔で間欠的に送信する同期信号送信手段と、前記データを受信するために前記同期信号の送信間隔より短い間隔で間欠的に受信状態となる間欠受信を前記無線基地局装置からのプリアンブルの検出に必要な最低限の時間だけ行う間欠受信手段と、前記間欠受信の間に前記プリアンブルを受信したことによって受信を継続し、前記プリアンブルを受信しなかった場合には予め決められた時間で受信を終了する受信終了手段とを備え、前記無線基地局装置は、前記無線端末装置から前記同期信号を受信することで前記無線端末装置との間で同期を維持する同期維持手段と、前記無線端末装置の前記間欠受信のタイミングで前記データを送信する際に、前記プリアンブルの長さを前記無線端末装置が検出するのに必要な最低限の長さよりも前記無線基地局装置と前記無線端末装置とのタイミングの誤差に相当する時間だけ長くするプリアンブル制御手段とを備え、前記プリアンブル制御手段は、前記無線端末装置が前記無線基地局装置に最初に接続した直後の２回目の前記同期信号を受信する前までは、前記プリアンブルの長さの延長幅を前記無線基地局装置と前記無線端末装置とのタイミングの誤差に相当する時間とし、２回目の前記同期信号を受信した後は、前記プリアンブルの長さの延長幅を前記誤差に相当する時間より１回目の前記同期信号を受信した時の誤差から２回目の前記同期信号を受信した時の誤差へと誤差が小さくなった分だけ小さくすることを特徴とする。

本発明は、データを送信する無線基地局装置と、前記データを受信する複数の無線端末装置とを備え、前記無線基地局装置と前記無線端末装置とでスター型のネットワークを構成する無線通信システムであって、前記無線端末装置は、前記無線基地局装置から同期を維持するために間欠的に送信された同期信号を受信することで前記無線基地局装置との間で同期を維持する同期維持手段と、前記データを受信するために前記同期信号の送信間隔より短い間隔で間欠的に受信状態となる間欠受信を前記無線基地局装置からのプリアンブルの検出に必要な最低限の時間だけ行う間欠受信手段と、前記間欠受信の間に前記プリアンブルを受信したことによって受信を継続し、前記プリアンブルを受信しなかった場合には予め決められた時間で受信を終了する受信終了手段とを備え、前記無線基地局装置は、前記同期信号を所定の間隔で間欠的に送信する同期信号送信手段と、前記無線端末装置の前記間欠受信のタイミングで前記データを送信する際に、前記プリアンブルの長さを前記無線端末装置が検出するのに必要な最低限の長さよりも前記無線基地局装置と前記無線端末装置とのタイミングの誤差に相当する時間だけ長くするプリアンブル制御手段とを備え、前記プリアンブル制御手段は、前記無線端末装置が前記無線基地局装置に最初に接続した直後の２回目の前記同期信号を受信する前までは、前記プリアンブルの長さの延長幅を前記無線基地局装置と前記無線端末装置とのタイミングの誤差に相当する時間とし、２回目の前記同期信号を受信した後は、前記プリアンブルの長さの延長幅を前記誤差に相当する時間より１回目の前記同期信号を受信した時の誤差から２回目の前記同期信号を受信した時の誤差へと誤差が小さくなった分だけ小さくすることを特徴とする。

本発明によれば、データ転送時に必要となるデータ転送元とデータ転送先の間での同期確立を維持しつつ、従来技術に比べて低消費電力化を図ることができるという効果が得られる。

本発明の第１実施形態における無線通信システムの装置構成を示すブロック図である。図１示す２つの無線端末１、２の動作を示すフローチャートである。図１に示す無線端末１、２の動作を示すタイミングチャートである。本発明の第２実施形態による無線通信システムの動作を示すフローチャートである。第２実施形態における２つの無線端末間で同期を維持する方法を示す説明図である。本発明の第３実施形態における無線通信システムの装置構成を示すブロック図である。本発明の第４実施形態による無線通信システムの動作を示すフローチャートである。２つの無線端末間で同期を維持する方法を示す説明図である。２つの無線端末間で同期を維持する方法の変形例を示す説明図である。間欠受信の時間内にプリアンブルを検出してパケットの有無を判断し、受信の継続と終了を決定する場合の動作を示すタイミングチャートである。従来技術における２つの無線端末１、２の動作を示すフローチャートである。間欠受信の時間内にプリアンブルを検出してパケットの有無を判断し、受信の継続と終了を決定する場合の動作を示すタイミングチャートである。

＜第１実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態による無線通信システムを説明する。図１は同実施形態の装置構成を示すブロック図である。この図において、符号１は、無線通信によってデータ送信を行う側の無線端末である。符号２は、無線端末１が行ったデータ送信の受信を行うデータ受信側の無線端末である。

次に、図２を参照して、図１に示す無線通信システムの動作を説明する。図２は、図１示す２つの無線端末１、２の動作を示すフローチャートである。まず、無線端末１は、データの送信が有るか否かを判定しながら（ステップＳ１）、データの送信が有るまで待機する。そして、データ受信側の無線端末の間欠受信のタイミングよりも早く、プリアンブルを延長して送信を開始する（ステップＳ２）。そして、送信終了までデータ送信を行う。

一方、無線端末２は、間欠受信のタイミングで有るか否かを判定しながら（ステップＳ１１）、間欠タイミングまで待機する。そして、間欠受信のタイミングにおいて受信を開始する（ステップＳ１２）。続いて、無線端末２は、プリアンブルを受信したか否かを判定し（ステップＳ１３）、プリアンブルを受信した場合、受信を継続し（ステップＳ１４）、データ受信を行う（ステップＳ１５）。

次に、無線端末２は、プリアンブルを受信しなかった場合に、受信判定時間を経過したか否かを判定する（ステップＳ１６）。この判定の結果、受信判定時間を経過していない場合、ステップＳ１３に戻って処理を繰り返す。そして、受信判定時間を経過した場合、無線端末２は、受信処理を終了し、ステップＳ１１に戻り、処理を繰り返す。

本実施形態では、定常状態においてデータ受信側となる無線端末２は同期用の信号を間欠的に送信し、その送信間隔よりも短い間隔で間欠的に受信状態となる間欠受信を行う。そして、データ送信側となる無線端末１は無線端末２が送信する同期用の信号を毎回受信するように動作する。無線端末１は無線端末２が送信する同期用信号を受信した時刻を基準とし、無線端末２の間欠受信のタイミングを無線端末１が持つ発振器を用いてカウントすることで同期を維持する。

無線端末１から無線端末２にデータを送信する場合には、このタイミングに合わせてデータを送信することで、無線端末２にデータを届ける。無線端末２は間欠受信の時に受信動作となり受信時間内に、プリアンブルの受信を検出した場合受信可能な送信信号があると判断し受信を継続し、検出しない場合は送信信号が無いと判断して受信を中止する。この時、間欠受信の受信時間はプリアンブルを検出するために必要な最低限の時間とする。

無線端末１はデータ送信がある場合の送信パケットには受信側が検出に必要な最低限のプリアンブル長に加えて送信側と受信側の間で発生する可能性がある間欠受信におけるタイミングのずれに相当する長さのプリアンブルを加え、送信側の持つ間欠受信のタイミングよりもタイミングのずれに追加したプリアンブル長の半分の長さ分だけ早く送信を開始する。

図３は、本実施形態による無線端末１、２の動作を示すタイミングチャートである。図３に示すように、例えば送信側の無線端末１が持つ発振器の周波数が受信側の無線端末２が持つ発振器の周波数より低い場合（図３（ｂ））、無線端末１の間欠周期は無線端末２の間欠周期より長くなるため、無線端末２の間欠受信のタイミングよりも遅くパケットの送信を始めるが、無線端末１は自身が持つ無線端末２の間欠受信のタイミングよりも早く送信を開始し、またプリアンブル長を長くしている。これにより、無線端末２の間欠受信中にプリアンブルが受信できるため、無線端末２はパケットの受信を検出し受信を継続することができる。

反対に送信側の無線端末１が持つ発振器の周波数が受信側の無線端末２が持つ発振器の周波数より高い場合（図３（ｃ））、無線端末１の間欠周期は無線端末２の間欠周期よりも短くなるため、無線端末２の間欠受信のタイミングよりも早くパケットの送信を始めるが、プリアンブル長を長くしていることにより、無線端末２の間欠受信中にプリアンブルが受信できるため、無線端末２はパケットの受信を検出し受信を継続することができる。

例えば、無線端末１と無線端末２の基準発振器の相対誤差が最大で±１００ｐｐｍであり、同期用信号の送信間隔が１００ｓｅｃである場合、１００ｓｅｃの間に両者のタイミングは±１０ｍｓｅｃとなる。無線伝送速度が１００ｋｂｐｓであって受信側の無線端末２がプリアンブルを検出するために必要なプリアンブル長を４Ｂｙｔｅとすると、無線端末１が送信するパケットのプリアンブル長を２５４Ｂｙｔｅとし、１０ｍｓｅｃ早いタイミングで送信を開始することで実現できる。

本実施形態における無線端末１と無線端末２の間欠受信のタイミングの同期を維持する方法において、無線端末２は間欠受信をしており、無線端末１は間欠間隔より長い時間間隔で、無線端末の間欠受信のタイミングに合わせて定期的に同期用の信号を送信し、無線端末２が受信した同期用信号の時刻を基準として間欠受信のタイミングを補正する場合も同様に適用可能である。

また、本実施形態においては送信信号がある場合には必ず間欠受信時間内にプリアンブルが存在するため、間欠受信時に送信信号の有無を判断する方法として、間欠受信時間中にプリアンブルが存在しないことを検出した場合には速やかに受信を停止することも可能である。これにより、間欠受信時間をさらに短くすることが可能となり、低消費電力化に大きな効果がある。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態による無線通信システムを説明する。第２実施形態における装置構成は、図１に示す装置構成と同様であるため、ここでは、詳細な説明を省略する。図４は、本発明の第２実施形態による無線通信システムの動作を示すフローチャートである。この図に示す処理動作において、データ受信側の無線端末２の動作は図２に示す動作と同様である。図４に示す処理動作が、図２に示す処理動作と異なる点は、データ送信側の無線端末１の動作を変形した点である。

図４を参照して、第２実施形態における無線端末１の処理動作を説明する。まず、無線端末１は、データの送信は有るか否かを判定しながら（ステップＳ２１）、データの送信が有るまで待機する。そして、データの送信がある場合、無線端末１は、データ受信側の無線端末２の間欠受信のタイミングよりも早く、プリアンブルを延長して送信を開始する（ステップＳ２２）。

次に、無線端末１は、引き続いてデータの送信は有るか否かを判定する（ステップＳ２３）。この判定の結果、データの送信がなければステップＳ２１に戻って処理を繰り返す。一方、引き続いてデータの送信は有る場合、無線端末１は、プリアンブルの延長と送信タイミングを早めることなしに送信を開始する（ステップＳ２４）。そして、無線端末１は、ステップＳ２３に戻って処理を繰り返す。

図５は、第２実施形態における２つの無線端末間で同期を維持する方法を示す説明図である。図５に示すように、第１実施形態の処理動作に加えて、データ送信側の無線端末１が間欠受信のタイミングに合わせたデータ送信に引き続き、間欠受信の間隔より短い時間内にデータの送信を行う場合において、データ受信側の無線端末２は間欠受信のタイミングで行われたデータの送受信を基準にこれに引き続き行われるデータの通信タイミングを合わせることができる。そのため、無線端末１から引き続き行われる送信パケットのプリアンブル長はプリアンブルの延長と送信タイミングを早く開始することを行わないようにすることができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態による無線通信システムを説明する。図６は、第３実施形態における無線通信システムの装置構成を示すブロック図である。第３実施形態においては、１つの無線基地局４と複数（ここでは３つ）の無線端末１〜３の間で無線通信を行うスター型のネットワーク構成を備えている。無線基地局４には、送信プリアンブル制御機能部４１を備え、各無線端末１〜３には、間欠受信機能部１１、２１、３１を備えている。図６に示すように、１つの無線基地局３と複数の無線端末１〜３の間で無線通信を行うスター型のネットワーク構成の無線通信システムにおいて双方向通信を行う場合、無線基地局４から無線端末１〜３への下り通信に第１実施形態または第２実施形態の方法を適用し、無線端末１〜３から無線基地局４への上り通信は送信パケットのプリアンブル延長を行わないようにする。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態による無線通信システムを説明する。第４実施形態における装置構成は、図１に示す装置構成と同様であるため、ここでは、詳細な説明を省略する。図７は、本発明の第４実施形態による無線通信システムの動作を示すフローチャートである。この図に示す処理動作において、データ受信側の無線端末２の動作は図２に示す動作と同様である。図７に示す処理動作が、図２に示す処理動作と異なる点は、データ送信側の無線端末１の動作を変形した点である。

図７を参照して、第４実施形態における無線端末１の処理動作を説明する。まず、無線端末１は、間欠間隔は予測できているか否かを判定する（ステップＳ３１）。この判定の結果、間欠間隔は予測できていなければ、無線端末１は、プリアンブル延長時間を長くする（ステップＳ３２）。一方、間欠間隔は予測できていれば、無線端末１は、プリアンブル延長時間を短くする（ステップＳ３３）。

次に、無線端末１は、データの送信は有るか否かを判定しながら（ステップＳ３４）、データの送信が有るまで待機する。そして、データの送信がある場合、無線端末１は、データ受信側の無線端末２の間欠受信のタイミングよりも早く、プリアンブルを延長して送信を開始する（ステップＳ３５）。

このように、図８に示すタイミング同期維持方法を用いる場合、同期用信号を受信する無線端末１が２回連続して無線端末２からの同期用信号を受信すれば、実際に受信した同期信号の時間間隔と、無線端末１が持つ発振器により計算される同期信号の受信間隔との誤差が測定できる。そのため、無線端末１が持つ発振器により計算される同期信号の受信間隔に誤差分を追加することで、次の同期信号が送信される時刻の予測誤差を小さくすることが可能である。また、同期信号の送信間隔の間に定期的に行われる間欠受信の間隔の予測誤差も小さくすることも可能となる。

また、図９に示すタイミング同期維持方法を用いる場合も同様に実際に無線端末２が受信した同期信号の間隔と無線端末２が持つ発振器で計算される同期信号の間隔の誤差を測定する。これにより、次の同期信号が送信される時刻の予測誤差を小さくすることが可能である。また、同期信号の送信間隔の間に定期的に行われる間欠受信の間隔を無線端末１の発振器に合わせて補正することも可能となる。これを利用し、次の同期信号が送信される時刻の予想誤差を小さくできる場合には、プリアンブルの延長時間を短くすることが可能である。

例えば、第３実施形態のスター型のネットワーク構成の無線通信システムに本方法を適用する場合、無線端末１〜３の低消費電力化のため、無線端末１〜３のデータ受信用の間欠受信の受信時間は最低限としたい。そのため無線基地局からのデータ送信時におけるプリアンブル長を長くする第１実施形態によう方法を用いることが効果的である。

無線基地局４と無線端末１〜３の間で図８に示す同期を維持する方法を用いる場合、無線端末１〜３が同期用信号を間欠的に送信し無線基地局４はこれを受信することで無線端末１〜３の間欠受信のタイミングと同期をとる。すでに運用されている無線基地局４に対して、新たに無線端末が通信を開始する場合、無線端末が送信する最初の同期信号を受信しただけの状態では、間欠受信の間隔は基地局と端末がそれぞれ持っている基準発振器により間隔をカウントするため両者の誤差は大きい。

したがって、この状態の時に無線基地局４から無線端末１〜３へ間欠受信のタイミングに合わせてデータを送信するときにはプリアンブルを長くする必要がある。その後、２回目の同期信号を無線基地局が受信すると、１回目の同期信号との実際の受信間隔が測定できるため、その測定結果を用いて無線基地局は無線端末の間欠受信のタイミングをより正確にカウントすることができる。この状態では無線基地局４と無線端末１〜３の間の誤差は小さいため、無線基地局４が無線端末１〜３の間欠受信のタイミングに合わせてデータを送信するときのプリアンブルはその誤差が小さくなった分短くすることができる。

同様に、無線基地局４と無線端末１〜３の間で図９に示す同期を維持する方法を用いる場合、無線基地局４が同期用信号を送信し無線端末１〜３がこれを受信することで無線端末１〜３の間欠受信のタイミングと同期をとる。すでに運用されている無線基地局に対して、新たに無線端末が通信を開始する場合、無線基地局４が送信する同期信号を１回受信した状態では間欠受信の間隔は無線基地局４と無線端末がそれぞれ持っている基準発振器により間隔をカウントするため両者の誤差は大きい。

したがって、この状態の時に無線基地局４から無線端末１〜３へ間欠受信のタイミングに合わせてデータを送信するときにはプリアンブルを長くする必要がある。その後、２回目の同期信号を無線端末１〜３のいずれかが受信すると、１回目の同期信号との実際の受信間隔が測定できるため、その測定結果を用いて無線端末１〜３は間欠受信のタイミングを無線基地局４のタイミングに合わせて補正することができる。

この状態では、無線基地局４と無線端末１〜３の間の誤差は小さいため、無線基地局４が無線端末１〜３の間欠受信のタイミングに合わせてデータを送信するときのプリアンブルはその誤差が小さくなった分短くすることができる。この時、無線端末１〜３において補正ができているか否かを無線基地局４が判断する方法として、無線基地局４に対して無線端末１〜３が接続されてから２回以上複数回の任意の一定回数の同期信号を送信した後は無線端末において補正がなされていると判断する。そして、プリアンブルを短くする方法や、無線端末１〜３において補正がなされたことを無線基地局４に対して通知し、通知を受けたことを持ってプリアンブルを短くするなどの方法をとることができる。

また、無線基地局４から新たに参加した無線端末へ送信される同期信号を無線端末が２回受信し、無線端末での同期信号の受信時刻の予測誤差が小さくなった後に無線基地局から送信する送信パケットのプリアンブル長を短くする。

以上説明したように、データ受信側の間欠受信の受信時間をプリアンブル検出に必要な最低限の時間とし、その一方でデータ送信時のプリアンブルを送信側と受信側のタイミングずれに相当する時間だけ長くし、データ受信側の間欠受信時間内に長くしたプリアンブルの一部が受信されたことによって受信継続を判断するようにした。このようにしたことで従来の方法に比べて間欠受信に必要な消費電力を低減することできる。

また、データ送信側のプリアンブルの延長は受信側の間欠受信の受信タイミングに合わせた送信の時にのみ必要である。一般的な無線通信においては、間欠受信のタイミングでデータの送信を行った後、双方の無線端末間で送受信が発生する場合が多い。このような場合には最初の間欠受信のタイミングでのデータ送信のみのプリアンブルを延長し、その後の最初の送受信によってタイミングが判断できるため送信においてはプリアンブルを短くしてもよい。

また、１つの無線基地局と複数の無線端末が無線通信を行うスター型のネットワーク構成の無線通信システムにおいて、無線端末側の間欠受信の受信時間をプリアンブル検出に必要な最低限の受信時間とする。また、無線基地局から無線端末の間欠受信に向けてのデータ送信時のプリアンブルを長くする。そして、無線端末から無線基地局に向けてのデータ送信においては従来通り、通信に必要な最低限のプリアンブル長で送信することで、スター型のネットワーク構成の無線通信システムの無線端末の消費電力を低減することができる。

前述した実施形態による無線通信システムにおいては、無線端末が間欠受信を行うことで低消費電力化を図る際に間欠受信における受信時間をきわめて短くすることが可能なため、これまで以上に低消費電力化を図ることができる。さらに、間欠受信を行う際に問題となる、データ送信側とのタイミング誤差を補償するためのマージンを送信側のプリアンブルの長さで解消するため、送信側と受信側のタイミング誤差の大きさに関わらず間欠受信の受信時間を短いままとすることができる。このため、送信側と受信側のタイミング同期のための信号送信間隔を長くすることができることも、低消費電力化に効果がある。

特に１つの無線基地局に複数の無線通信を行うスター型のネットワーク構成の無線通信システムにおいて双方向通信を行う場合、無線基地局から無線端末への下り通信に前述した実施形態を適用し、無線端末から無線基地局への上り通信に従来の方法を適用することは無線端末側の低消費電力化に効果が大きい。

前述した実施形態における無線基地局、無線端末の一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されるものであってもよい。

以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明してきたが、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行ってもよい。

休止状態と動作状態を繰り返す間欠動作を行う無線通信システムにおいて、データ転送時に必要となるデータ転送元とデータ転送先の間での同期確立を維持しつつ低消費電力化を図ることが不可欠な用途にも適用できる。

１、２、３・・・無線端末、１１、２１、３１・・・間欠受信機能部、４・・・無線基地局、４１・・・送信プリアンブル制御機能部

Claims

データを送信する無線基地局装置と、前記データを受信する複数の無線端末装置とを備え、前記無線基地局装置と前記無線端末装置とでスター型のネットワークを構成する無線通信システムが行う無線通信方法であって、
前記無線基地局装置と前記無線端末装置のうち、いずれか一方の無線装置が、他方の無線装置との間で同期を維持するための同期信号を所定の間隔で間欠的に送信する同期信号送信ステップと、
前記他方の無線装置が、前記一方の無線装置から前記同期信号を受信することで前記一方の無線装置との間で同期を維持する同期維持ステップと、
前記無線端末装置が、前記データを受信するために前記同期信号の送信間隔より短い間隔で間欠的に受信状態となる間欠受信を前記無線基地局装置からのプリアンブルの検出に必要な最低限の時間だけ行う間欠受信ステップと、
前記無線端末装置が、前記間欠受信の間に前記プリアンブルを受信したことによって受信を継続し、前記プリアンブルを受信しなかった場合には予め決められた時間で受信を終了する受信終了ステップと、
前記無線基地局装置が、前記無線端末装置の前記間欠受信のタイミングで前記データを送信する際に、前記プリアンブルの長さを前記無線端末装置が検出するのに必要な最低限の長さよりも前記無線基地局装置と前記無線端末装置とのタイミングの誤差に相当する時間だけ長くするプリアンブル制御ステップと
を有し、
前記プリアンブル制御ステップでは、
前記無線端末装置が前記無線基地局装置に最初に接続した直後の２回目の前記同期信号を受信する前までは、前記プリアンブルの長さの延長幅を前記無線基地局装置と前記無線端末装置とのタイミングの誤差に相当する時間とし、２回目の前記同期信号を受信した後は、前記プリアンブルの長さの延長幅を前記誤差に相当する時間より１回目の前記同期信号を受信した時の誤差から２回目の前記同期信号を受信した時の誤差へと誤差が小さくなった分だけ小さくする
ことを特徴とする無線通信方法。
前記プリアンブル制御ステップでは、
前記無線基地局装置が、前記無線端末装置の前記間欠受信のタイミングでデータ送信した後に、前記間欠受信の間隔よりも短い時間内に連続的に前記無線端末装置へのデータ送信がある場合には前記プリアンブルの長さを前記無線端末装置が検出するのに必要な最低限の長さとする
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
前記プリアンブル制御ステップでは、
前記間欠受信を行う前記無線端末装置が前記プリアンブルを検出するために必要となるプリアンブルの最低限の長さに、前記無線基地局装置と前記無線端末装置との間の間欠間隔をカウントするための基準発振器の相対誤差と同期を維持するために発信する信号の送信周期から得られる前記間欠受信のタイミングのずれの長さを加えた長さを前記プリアンブルの長さとし、前記無線基地局装置が送信するタイミングを前記無線基地局装置がカウントした前記無線端末装置の前記間欠受信のタイミングから前記タイミングのずれの長さの１／２の時間だけ早くする
ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の無線通信方法。
データを送信する無線基地局装置と、前記データを受信する複数の無線端末装置とを備え、前記無線基地局装置と前記無線端末装置とでスター型のネットワークを構成する無線通信システムであって、
前記無線端末装置は、
前記無線基地局装置との間で同期を維持するための同期信号を所定の間隔で間欠的に送信する同期信号送信手段と、
前記データを受信するために前記同期信号の送信間隔より短い間隔で間欠的に受信状態となる間欠受信を前記無線基地局装置からのプリアンブルの検出に必要な最低限の時間だけ行う間欠受信手段と、
前記間欠受信の間に前記プリアンブルを受信したことによって受信を継続し、前記プリアンブルを受信しなかった場合には予め決められた時間で受信を終了する受信終了手段とを備え、
前記無線基地局装置は、
前記無線端末装置から前記同期信号を受信することで前記無線端末装置との間で同期を維持する同期維持手段と、
前記無線端末装置の前記間欠受信のタイミングで前記データを送信する際に、前記プリアンブルの長さを前記無線端末装置が検出するのに必要な最低限の長さよりも前記無線基地局装置と前記無線端末装置とのタイミングの誤差に相当する時間だけ長くするプリアンブル制御手段とを備え、
前記プリアンブル制御手段は、
前記無線端末装置が前記無線基地局装置に最初に接続した直後の２回目の前記同期信号を受信する前までは、前記プリアンブルの長さの延長幅を前記無線基地局装置と前記無線端末装置とのタイミングの誤差に相当する時間とし、２回目の前記同期信号を受信した後は、前記プリアンブルの長さの延長幅を前記誤差に相当する時間より１回目の前記同期信号を受信した時の誤差から２回目の前記同期信号を受信した時の誤差へと誤差が小さくなった分だけ小さくする
ことを特徴とする無線通信システム。
データを送信する無線基地局装置と、前記データを受信する複数の無線端末装置とを備え、前記無線基地局装置と前記無線端末装置とでスター型のネットワークを構成する無線通信システムであって、
前記無線端末装置は、
前記無線基地局装置から同期を維持するために間欠的に送信された同期信号を受信することで前記無線基地局装置との間で同期を維持する同期維持手段と、
前記データを受信するために前記同期信号の送信間隔より短い間隔で間欠的に受信状態となる間欠受信を前記無線基地局装置からのプリアンブルの検出に必要な最低限の時間だけ行う間欠受信手段と、
前記間欠受信の間に前記プリアンブルを受信したことによって受信を継続し、前記プリアンブルを受信しなかった場合には予め決められた時間で受信を終了する受信終了手段とを備え、
前記無線基地局装置は、
前記同期信号を所定の間隔で間欠的に送信する同期信号送信手段と、
前記無線端末装置の前記間欠受信のタイミングで前記データを送信する際に、前記プリアンブルの長さを前記無線端末装置が検出するのに必要な最低限の長さよりも前記無線基地局装置と前記無線端末装置とのタイミングの誤差に相当する時間だけ長くするプリアンブル制御手段とを備え、
前記プリアンブル制御手段は、
前記無線端末装置が前記無線基地局装置に最初に接続した直後の２回目の前記同期信号を受信する前までは、前記プリアンブルの長さの延長幅を前記無線基地局装置と前記無線端末装置とのタイミングの誤差に相当する時間とし、２回目の前記同期信号を受信した後は、前記プリアンブルの長さの延長幅を前記誤差に相当する時間より１回目の前記同期信号を受信した時の誤差から２回目の前記同期信号を受信した時の誤差へと誤差が小さくなった分だけ小さくする
ことを特徴とする無線通信システム。