WO2010001577A1 - 無線通信装置,端末,システム,プログラム - Google Patents
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- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Definitions
- the present invention relates to a wireless communication system that realizes power-saving media access control (MAC: Media Access Control), and more particularly to a technology for reducing power consumption of a communication terminal.
- MAC Media Access Control
- wireless personal area networks such as wireless personal area networks (WPANs) and sensor networks have attracted attention.
- WPANs wireless personal area networks
- sensor networks have attracted attention.
- an active RF tag that transmits its own radio signal.
- the communication terminals used in the above system are, for example, meter readings of gas, electricity, water etc., outdoor monitoring such as concentration of air pollution, amount of pollen, temperature etc., home security such as fire alarm, entry detection sensor, children and elderly people Needs to be small, and the performance with regard to transmission speed and communication distance may not be so high, but the ultra-low power consumption can be driven by a small battery for several years. Performance is required.
- the transmission speed is relatively low, such as several kbps to several hundreds kbps
- the reach of the radio signal is generally relatively short, such as several m to several tens of meters.
- Power consumption can be kept low.
- the transmission speed low and the reach distance short in this way, there is a limit to driving the communication terminal with a small battery for a long period of time, and for further miniaturization and long life, Various techniques for reducing power consumption have been proposed.
- FIG. 14 is a diagram schematically showing a beacon mode in the conventional wireless communication system described in Patent Document 1. As shown in FIG.
- the time advances from the left to the right, and the active period and the inactive period are set to be alternately repeated.
- the base station transmits a radio packet called beacon at the beginning of the active period set by itself, and then transmits and receives data only in the active period, and does not transmit and receive data in the inactive period set by itself.
- a beacon is a wireless packet in which synchronization information necessary for each device to synchronize is described in a data portion, and the synchronization information indicates, for example, a beacon cycle Tp until the next and subsequent beacons are transmitted. It is information.
- the communication terminal When the communication terminal receives the beacon transmitted from the base station, it knows that there is an active period starting from the beacon, and performs necessary transmission and reception in the active period, and then transmits the beacon cycle Tp included in the received beacon.
- the transmission timing and the inactivity period of the next beacon are known from the information shown, and the power supply to the unit involved in the wireless communication function is stopped in the inactivity period.
- the communication terminal recognizes the transmission timing of the next beacon, for example, when the communication terminal first joins the system or immediately after failure to receive the beacon due to an abnormality in the reception state or the like.
- it is not it is not possible to stop the power supply to the unit involved in the wireless communication function during the inactive period because it does not know when the next beacon will be transmitted, and continues to maintain the wireless reception function to receive the beacon.
- Must-have For example, in the case of a system where one 10-minute active period is performed three times a day, every eight hours, up to 48 times of one active period (60 minutes / 10 minutes ⁇ 8 hours) In the meanwhile, the power is wasted to maintain the wireless reception function, which, calculated simply, corresponds to 16 days in normal normal operation.
- the active period may be once a month or two months, if one active period is also 10 minutes, the active period is one month. Up to 4464 times the active period (60 minutes / 10 minutes x 24 hours x 31 days, almost twice in the case of 2 months), wasting power to maintain wireless reception function It will be consumed, which corresponds to 32 years of normal operation in normal operation (in the case of 2 months, almost 4 times 128 years of this). Therefore, if some measures are not taken, the power will be consumed wastefully, the battery life will be greatly shortened, and the miniaturization will be hindered.
- an object of the present invention is to reduce the power consumption of a communication terminal in a small-sized, low-power wireless communication system, and particularly when using the beacon mode, the communication terminal transmits the next beacon.
- a wireless communication device, a communication terminal, a wireless communication system, a wireless communication device program, and a communication terminal that do not consume power significantly and waste battery life significantly even when timing is not recognized A program, an integrated circuit used for a wireless communication apparatus, an integrated circuit used for a communication terminal, and a wireless communication method.
- the wireless communication device of the present invention is a wireless communication device that performs predetermined data communication with the communication terminal in the active period and does not perform the predetermined data communication in the inactive period.
- a period setting unit for alternately setting the active period and the inactive period, and performing predetermined data communication with the communication terminal during the active period set by the period setting unit;
- a base station communication unit transmitting to the communication terminal a beacon including information indicating the start timing of the next active period set by the setting unit; and a next beacon transmitted from the base station communication unit in the inactive period
- Sub-beacon transmission for transmitting a sub-beacon including information notifying transmission timing to the communication terminal Provided with a door.
- the sub-beacon transmitting unit transmits the sub-beacons a plurality of times in the inactivity period, and each of the sub-beacons is a time from the transmission timing at which it is transmitted to the transmission timing of the next beacon.
- the sub-beacon includes time information having a plurality of digits as information indicating a time until transmission timing of the next beacon, and the sub-beacon transmitting unit transmits the time information with a large digit. Send one later than the smaller one.
- the sub-beacon transmitting unit transmits the sub-beacon to the communication terminal not only in the inactivity period but also in the active period.
- the present invention is directed to a communication terminal. Then, in order to solve the above problems, the communication terminal of the present invention performs predetermined data communication in the active period with a base station which alternately sets the active period and the inactive period, and the inactivity period Communication terminal that does not perform predetermined data communication, and performs predetermined data communication with the base station during the active period, and includes information indicating the start timing of the next active period from the base station A terminal communication unit that receives a beacon and obtains the start timing of the next active period, and notifies the transmission timing of the next beacon from the base station when the start timing of the next active period is not obtained in the terminal communication unit.
- Sub beacon to receive the sub beacon and obtain the transmission timing when the next beacon is transmitted Wireless communication including a receiving unit, the terminal communication unit, and the sub-beacon receiving unit up to the start timing after the predetermined data communication when the start timing of the next active period is obtained in the terminal communication unit Power supply to the unit related to the function is stopped, and when the transmission timing to transmit the next beacon is obtained by the sub beacon reception unit, power supply to the unit related to the wireless communication function is stopped until the transmission timing.
- the sub-beacon is transmitted a plurality of times from the base station in the inactive period, and each of the sub-beacons includes information indicating a time from a transmission timing at which it is transmitted to a transmission timing of the next beacon.
- the sub-beacon receiving unit receives the sub-beacon
- the sub-beacon receiving unit obtains the time until the transmission timing of the next beacon from the sub-beacon
- the power supply control unit determines that the next beacon obtained by the sub-beacon receiving unit Time until transmission timing The power supply to the unit involved in the wireless communication function is stopped.
- the sub-beacon includes time information having a plurality of digits as information for notifying the transmission timing of the next beacon, and the larger one of the time information is transmitted later than the smaller one.
- the beacon receiving unit receives the sub-beacon and obtains the time information from the sub-beacon, a digit drop occurs in the smaller digit of the time information, but the larger digit is normally received.
- the place where a digit shift occurs is replaced with a predetermined value, and the earliest timing of the possible transmission timings for transmitting the next beacon is regarded as the transmission timing for transmitting the next beacon.
- the terminal communication unit further transmits the sub-beacon when performing predetermined data communication during the active period, and the sub-beacon receiving unit further transmits a next active period in the terminal communication unit.
- the sub-beacon for notifying the transmission timing of the next beacon is received from the other communication terminal when the start timing of S is not obtained, and the transmission timing at which the next beacon is transmitted is obtained.
- a wireless communication system includes a base station and a communication terminal, performs predetermined data communication in the active period between the base station and the communication terminal, and inactivates the period.
- a base station communication unit that performs predetermined data communication with the communication terminal and transmits a beacon including information indicating a start timing of the next active period set by the period setting unit to the communication terminal;
- the transmission timing of the next beacon transmitted by the base station communication unit in the inactive period is And a sub-beacon transmitting unit for transmitting to the communication terminal a sub-beacon including information to be transmitted, the communication terminal performing the predetermined data communication with the base station during the active period, and from the base station
- a terminal communication unit for obtaining the start timing of the next active period by receiving the beacon, and receiving the sub-beacon from the base station when the start timing of the next active period is not obtained in the terminal communication unit
- Sub-beacon receiving unit for obtaining a transmission timing at which beacons are transmitted, and when the start timing of the next active period is obtained in the terminal communication unit, the terminal until the start timing after the end of the predetermined data communication Power supply to a unit related to a wireless communication function including a communication unit and the sub-beacon
- the present invention is directed to a program in a wireless communication device.
- the program in the wireless communication apparatus of the present invention performs predetermined data communication with the communication terminal in the active period, and does not perform predetermined data communication in the inactive period.
- a wireless communication program to be executed comprising: a period setting step of alternately setting the active period and the inactivity period in the wireless communication device; and the communication terminal in the active period set in the period setting step.
- the present invention is directed to a program in a communication terminal.
- the program in the communication terminal of the present invention performs predetermined data communication in the active period with a base station which alternately sets the active period and the inactive period, and A communication terminal program executed by a communication terminal not performing predetermined data communication in a period, wherein the communication terminal performs predetermined data communication with the base station during the active period, and the base station A terminal communication step of obtaining a start timing of the next active period by receiving a beacon including information indicating the start timing of the next active period from the terminal communication step and obtaining the start timing of the next active period in the terminal communication step; The transmission timing of the next beacon is notified from the base station The sub beacon receiving step of obtaining the transmission timing at which the next beacon is transmitted by receiving the sub beacon, and after the end of the predetermined data communication when the start timing of the next active period is obtained in the terminal communication step.
- the present invention is directed to an integrated circuit for use in a wireless communication device.
- the integrated circuit used in the wireless communication apparatus of the present invention performs predetermined data communication with the communication terminal in the active period, and does not perform predetermined data communication in the inactive period.
- An integrated circuit for use in a communication device comprising: a period setting unit that alternately sets the active period and the inactive period; and a predetermined period between the communication terminal and the communication terminal during the active period set by the period setting unit.
- a base station communication unit that transmits to the communication terminal a beacon including data communication and information indicating the start timing of the next active period set by the period setting unit; and the base station communication in the inactive period Sub beacon including information notifying the transmission timing of the next beacon transmitted by the communication unit Integrated circuit that functions as a sub-beacon transmission unit for transmitting to the communication terminal.
- the present invention is directed to an integrated circuit for use in a communication terminal.
- the integrated circuit used in the communication terminal of the present invention performs predetermined data communication in the active period with a base station which alternately sets the active period and the inactive period.
- An integrated circuit for use in a communication terminal which does not perform predetermined data communication in an inactive period, wherein predetermined data communication is performed with the base station during the active period, and the next active period from the base station A terminal communication unit for obtaining a start timing of the next active period by receiving a beacon including information indicating a start timing of the next, and when the start timing of the next active period is not obtained in the terminal communication unit,
- the next beacon is transmitted after receiving the sub beacon notifying the transmission timing of the beacon A sub-beacon receiving unit for obtaining the transmission timing, and the terminal communication unit and the sub-beacon up to the start timing after the predetermined data communication when the start timing of the next active period is obtained in the terminal communication unit
- the unit related to the wireless communication function until the transmission timing Integrate a circuit that functions as a power supply control unit that shuts off the power supply.
- the present invention is directed to a wireless communication method. And, in order to solve the above problems, according to the wireless communication method of the present invention, the wireless communication in the wireless communication apparatus performs predetermined data communication with the communication terminal in the active period and does not perform predetermined data communication in the inactive period.
- a period setting step of alternately setting the active period and the inactivity period, and predetermined data communication with the communication terminal during the active period set by the period setting step A base station communication step of transmitting to the communication terminal a beacon including information indicating the start timing of the next active period set by the period setting step; and the next transmitted by the base station communication step in the inactive period.
- a sub video containing information notifying the beacon transmission timing And a sub-beacon transmission step of transmitting the configuration to the communication terminal.
- the present invention is directed to a wireless communication method. Then, in order to solve the above problems, according to the wireless communication method of the present invention, predetermined data communication is performed in the active period with a base station which alternately sets the active period and the inactive period, and the inactivity period is The wireless communication method in the communication terminal not performing the predetermined data communication, wherein the predetermined data communication is performed with the base station during the active period, and the start timing of the next active period is determined by the base station.
- the wireless communication method of the present invention comprises a base station and a communication terminal, performs predetermined data communication in the active period between the base station and the communication terminal, and is inactive.
- a sub-beacon including information notifying the transmission timing of the next beacon transmitted by the base station communication step in the sub-station period to the communication terminal; and the base during the active period by the communication terminal
- the power supply to the unit related to the wireless communication function is stopped until the start timing after the predetermined data communication ends, and the transmission timing when the next beacon is transmitted is obtained by the sub beacon reception step, the transmission
- the power supply control step of stopping the power supply to the unit related to the wireless communication function is included until the timing.
- the communication terminal not synchronized with the beacon period is put to sleep quickly by transmitting a sub-beacon indicating the transmission timing of the next beacon in the inactive period. be able to. Therefore, unnecessary consumption of power in the communication terminal can be suppressed, and power consumption can be reduced.
- FIG. Figure showing an example of the format of sub beacon
- FIG. Figure showing the reception state when data loss occurs due to the effects of radio interference and signal deterioration.
- Figure showing another example of the format of sub beacon A diagram showing an operation procedure of transmission / reception processing in the base station 110 of the present embodiment A diagram showing an operation procedure of transmission and reception processing in the communication terminal 120 of the present embodiment A diagram showing an example of a synchronization sequence in the wireless communication system 100 according to the first embodiment A diagram schematically showing a beacon mode in the wireless communication system of the present embodiment A diagram showing an example of the format of the wireless packet shown in FIG. The figure which shows an example of the synchronization sequence in the radio
- the base station when using the beacon mode, transmits a sub-beacon for notifying the transmission timing of the next beacon in the inactive period, and the communication terminal
- the sub-beacon is received in the inactivity period when the start timing of the next active period is not recognized, the power supply to the unit related to the wireless communication function is stopped until the transmission timing of the next beacon.
- FIG. 1 is a diagram showing an outline of a wireless communication system 100 according to the first embodiment.
- the wireless communication system 100 includes a base station 110 and communication terminals 120, 140, 150, and 160.
- an active period for performing normal predetermined data communication and an inactive period for stopping power supply to a unit related to a wireless communication function without basically performing data communication are alternately generated.
- Base station 110 is a wireless communication apparatus having multiple functions as compared to communication terminals, and performs data communication with communication terminals 120, 140, 150, and 160.
- the components of the wireless communication system according to each embodiment are expressed as a base station and a communication terminal, but for example, communication is performed using a personal computer having a wireless communication function as the base station.
- a sensor can be attached or it can comprise using an active RF tag which incorporates a sensor.
- the present invention is not limited to such a configuration, and any device can be used as long as it can configure the relationship between the master and slave and the relationship between the master and the slave.
- power supply with a margin compared to the communication terminal is performed by using, for example, a commercial power source, a rechargeable battery, or a solar cell. Is desirable.
- the communication terminals 120, 140, 150, and 160 are portable radio communication terminals used for applications such as transmitting measurement data in combination with various measuring instruments, sensors, etc. , And performs data communication with the base station 110 or with synchronized communication terminals.
- the communication terminals 120 and 140 are synchronized with the base station 110, and the communication terminals 150 and 160 are not synchronized with the base station 110.
- the base station 110 transmits a beacon including detailed information on the communication in the next active period such as the condition and data communication condition of the data communication, including the start timing of the next active period, the communication terminal 120 , 140, 150, and 160, respectively.
- FIG. 2 is a schematic diagram of the base station 110.
- the base station 110 includes an antenna 111, a high frequency unit 112, a synchronous demodulation unit 113, a synchronous modulation unit 114, a sub-beacon modulation unit 115, and a communication control unit 116.
- a setting unit 117, a synchronous communication control unit 118, and a sub-beacon transmission control unit 119 are included.
- the antenna 111 is used when normal data, beacons, and sub-beacons are transmitted and received to and from each communication terminal.
- the radio frequency unit 112 When the radio frequency unit 112 receives a radio signal using the antenna 111, the radio frequency unit 112 performs frequency conversion from a predetermined frequency conversion processing radio frequency to a baseband frequency to generate a baseband signal, and outputs the baseband signal to the synchronous demodulation unit 113.
- Synchronous demodulation section 113 demodulates the baseband signal output from high frequency section 112 and outputs the demodulated signal to communication control section 116.
- the communication control unit 116 obtains the demodulation signal from the synchronous demodulation unit 113, and outputs the data portion of the demodulation signal to the upper layer.
- the period setting unit 117 in the communication control unit 116 alternately sets the active period and the inactive period based on the selection by the user or a predetermined rule, and determines the start timing of the next active period.
- the transmission timing of the sub-beacon to be transmitted during the next active period is determined, and the transmission timing of the sub-beacon to be transmitted during the next active period is mainly set in the inactivity period.
- the synchronous communication control unit 118 in the communication control unit 116 obtains transmission control information and transmission data (including beacons) from the upper layer, and requests transmission data and data modulation in the active period set by the period setting unit 117. And modulation parameters are output to the synchronous modulation unit 114 so as to perform normal data communication and beacon transmission with the communication terminals 120, 140, 150, and 160.
- the sub-beacon transmission control unit 119 in the communication control unit 116 outputs the sub-beacon modulation request and the beacon time information T_b to the sub-beacon modulation unit 115 mainly during the inactivity period set by the period setting unit 117, Control is performed so that transmission of the sub-beacon is performed at the transmission timing of the sub-beacon set by the period setting unit 117.
- the synchronous modulation unit 114 acquires transmission data, a data modulation request, and a modulation parameter from the synchronous communication control unit 118 in the communication control unit 116, and responds to the acquired data modulation request for the acquired transmission data, The modulation according to the acquired modulation parameter is performed, and the transmission data signal is output to the high frequency unit 112.
- the sub-beacon modulation unit 115 acquires the sub-beacon modulation request and the beacon time information T_b from the sub-beacon transmission control unit 119 in the communication control unit 116, and acquires the beacon time information according to the acquired sub-beacon modulation request. Modulation is performed on T_b to generate a sub beacon signal, which is output to the high frequency unit 112.
- the sub-beacon modulation unit 115 uses a modulation scheme simpler than the modulation scheme of the synchronous modulation unit 114, the power required for demodulation of the sub-beacons in the communication terminals 120, 140, 150, and 160 Can be reduced.
- the predetermined frequency is set to the transmission data signal (including the beacon signal) or the sub beacon signal.
- frequency conversion is performed from a baseband frequency to a radio frequency to generate a radio frequency signal, and transmission is performed using the antenna 111.
- FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a beacon mode in the wireless communication system of the present embodiment.
- the time advances from the left to the right, and the active period and the inactive period are set to be alternately repeated.
- the sub-beacon is transmitted a plurality of times periodically or irregularly at intervals with an inactive period.
- the sub beacons 1 to 5 include information indicating the transmission timing of the beacon 11 scheduled to be transmitted next.
- the sub beacons 6 to 10 include information indicating the transmission timing of the beacon 12 scheduled to be transmitted next.
- each of the sub beacons 1 to 5 is information indicating the time from the transmission timing at which the sub beacon 1 is transmitted to the transmission timing of the next beacon 11.
- the sub-beacon 1 includes beacon time information Tb_1 indicating the time from the start of its own transmission to the start of the transmission of the beacon 11 shown in FIG.
- the sub-beacon 2 includes beacon time information Tb_2 indicating the time from the start of transmission of the sub beacon 2 shown in FIG. 3 to the start of transmission of the beacon 11.
- the sub-beacon 3 includes beacon time information Tb_3 indicating the time from the start of its own transmission to the start of the transmission of the beacon 11 shown in FIG.
- the sub-beacon 4 includes beacon time information Tb_4 indicating the time from the start of its own transmission to the start of the transmission of the beacon 11 shown in FIG.
- the sub-beacon 5 includes beacon time information Tb_5 indicating the time from the start of its own transmission to the start of the transmission of the beacon 11 shown in FIG.
- the transmission timing of the beacon 211 may be time information which shows the transmission start time of the beacon 211, for example.
- the transmission interval of the sub-beacons may be an equal time interval or may be disjointed. For example, immediately after the start of the inactivity period, the transmission interval of the sub-beacons may be shortened, and the transmission interval may be lengthened as the inactivity period approaches.
- the transmission timing of the beacon since the transmission timing of the beacon may be during the active period, it may not necessarily be the beginning of the active period.
- the beacon period T_b specifying the time until the next active period does not have to be changed frequently, but may be the same or different each time.
- the beacon period T_b is the same every time, but when setting the active period at the same time every month on the same day, the number of days of one month varies from month to month , Beacon period T_b is frequently changed.
- the beacon period T_b is the same each time in each communication terminal, even after the failure to receive the beacon, the time until the next active period and the transmission timing of the next beacon are known. I can do it.
- beacon period Tp is described in the beacon, but also a change is actually included, and various conditions and rules for communication in the present active period are described. Regardless of whether the beacon period T_b is the same or different each time, it is basic to obtain the latest beacon and follow the information.
- FIG. 4 is a diagram showing an outline of the communication terminal 120.
- the communication terminal 120 includes an antenna 121, a high frequency unit 122, a synchronous demodulation unit 123, a synchronous modulation unit 124, a sub beacon demodulation unit 125, a communication control unit 126, a power control unit 127, and a power supply unit 128.
- the communication control unit 126 includes a synchronous communication control unit 129 and a sub-beacon reception control unit 130. Since communication terminals 140, 150, and 160 have the same configuration as communication terminal 120, detailed description will be omitted.
- the antenna 121 is used when normal data, beacons, and sub-beacons are transmitted to and received from each communication terminal.
- the radio frequency unit 122 When the radio frequency unit 122 receives a radio signal using the antenna 121, it performs frequency conversion from a predetermined frequency conversion processing radio frequency to a baseband frequency to generate a baseband signal, and the synchronous demodulation unit 123, and the sub beacon demodulation unit Output to 125.
- the synchronous demodulation unit 123 demodulates the baseband signal output from the high frequency unit 122, and when a demodulated signal of a transmission data signal (including a beacon signal) is obtained, synchronous communication in the communication control unit 126 is performed. It is output to the control unit 129.
- the sub-beacon demodulation unit 125 demodulates the baseband signal output from the high frequency unit 122, and when a demodulated signal of the sub-beacon signal is obtained, to the sub-beacon reception control unit 130 in the communication control unit 126. Output.
- the synchronous communication control unit 129 in the communication control unit 126 obtains the demodulated signal of the transmission data signal from the synchronous demodulation unit 123, and outputs the data portion of the demodulated signal to the upper layer. Furthermore, when the demodulation signal is a beacon signal, the synchronization communication control unit 129 extracts synchronization information necessary for synchronization with the base station 110 included in the data portion, and based on the synchronization information, the synchronization information control unit 129 The start timing is obtained and output to the power control unit 127.
- the synchronization information is information indicating the beacon period T_b in FIG. 4 and indicates the time until the next active period, and also indicates the transmission timing of the next beacon.
- the sub-beacon reception control unit 130 in the communication control unit 126 obtains the demodulated signal of the sub-beacon signal from the sub-beacon demodulation unit 125, extracts the sub-beacon information included in the data portion of the demodulated signal, and the sub-beacon information
- the transmission timing at which the next beacon is transmitted is obtained based on the above, and is output to the power control unit 127.
- the sub-beacon information is beacon time information T_b1 to T_b5 and the like in FIG. 4, and each indicates the transmission timing of the next beacon.
- the power control unit 127 When the power control unit 127 obtains the start timing of the next active period from the synchronous communication control unit 129, after the end of the normal data communication, it recognizes that the start timing is the inactivity period, and the wireless communication function is performed. The power supply unit 128 is instructed to stop the power supply to the units involved, and it is recognized from the start timing that it is the active period, and the power supply unit 128 is instructed to resume the power supply. Further, when the power supply control unit 127 obtains the transmission timing at which the next beacon is transmitted from the sub beacon reception control unit 130, the high frequency unit 122, the synchronous demodulation unit 123, the synchronous modulation unit 124, the sub beacon demodulation unit until the transmission timing. The power supply unit 128 is instructed to stop the power supply to the units involved in the wireless communication function such as the communication control unit 126 and the communication control unit 126.
- the units related to the wireless communication function are the high frequency unit 122, the synchronous demodulation unit 123, the synchronous modulation unit 124, the sub beacon demodulation unit 125, and the communication control unit 126 shown in FIG.
- the power supply unit 128 supplies power to each component, and stops or restarts the power supply to the units related to the wireless communication function according to an instruction from the power supply control unit 127.
- the synchronous modulation unit 124 acquires transmission data, a data modulation request, and a modulation parameter from the synchronous communication control unit 129 in the communication control unit 126, and responds to the acquired data modulation request for the acquired transmission data, The modulation according to the acquired modulation parameter is performed, and the transmission data signal is output to the high frequency unit 122.
- the high frequency unit 122 obtains the transmission data signal from the synchronous modulation unit 124 and performs predetermined frequency conversion processing on the transmission data signal, thereby performing frequency conversion from baseband frequency to radio frequency to generate a radio frequency signal, Transmission is performed using the antenna 121.
- the power consumption is reduced by stopping the power supply to the unit involved in the wireless communication function by the communication terminal 120 in the inactive period, but the inactive period is also performed in the base station 110.
- FIG. 5 is a diagram showing an example of the format of the sub-beacon.
- the time goes from left to right.
- the sub-beacon of this embodiment is represented by a combination of a specific symbol pattern "A" and a symbol pattern "-A" in the opposite phase.
- a synchronization symbol is placed at the beginning of the sub-beacon, and beacon time information indicating the time until the next beacon arrives is MSB (Most Significant Bit) sequentially from LSB (Least Significant Bit). : Most significant bit) is arranged.
- the beacon time information is "11001010".
- the minimum unit of time (resolution) that can be indicated by the beacon time information is 0.1 msec
- the binary "11001010” is a decimal number "202”
- the same number of digits and resolution of the beacon time information may be registered in advance on the transmitting side and the receiving side, or may be added after each MSB and transmitted each time a sub-beacon is transmitted, You may transmit separately by another timing.
- a sub-beacon capable of modulation and demodulation with a simple configuration, it is possible to quickly put the communication terminal not synchronized with the beacon cycle to the sleep state.
- the reason why the beacon time information is arranged in order from the LSB instead of the MSB will be described below.
- FIG. 6 is a diagram showing a reception state when data loss occurs due to the influence of radio wave interference, signal deterioration and the like.
- the time goes from left to right.
- the pattern required for synchronization for symbol determination is simplified compared to the preamble of normal data communication. This is because it is desirable to configure the reception of sub-beacons at the communication terminal to use as little power as possible for reception.
- it often occurs from the beginning when beacon time information of "110010XX" is received (here, X is unknown due to lack of data) is taken as an example.
- beacon time information is 20 msec.
- the unknown lower 2 digit part is made into 0, and beacon time information is 20 msec. And proceed with the process.
- loss of data since loss of data often occurs from the beginning of the data to be transmitted, if beacon time information having multiple digits is transmitted from the smaller digit, loss of data may occur even if loss of data occurs. Stop at the small part of the girder.
- the power supply to the unit related to the wireless communication function can be stopped with a small error (in the illustrated case, the error is 0.3 msec at the maximum).
- the error is 0.3 msec at the maximum.
- FIG. 7 is a diagram showing another example of the format of the sub-beacon.
- time is advancing in the direction from left to right.
- the sub-beacon shown in FIG. 7 is represented by a combination of a specific symbol pattern “A” and a symbol pattern “-A” in the opposite phase.
- a synchronization symbol is placed at the beginning of the sub-beacon, and beacon time information indicating the time until the next beacon arrives is arranged from the LSB to the MSB after that. ing.
- FIG. 7 is a diagram showing another example of the format of the sub-beacon.
- time is advancing in the direction from left to right.
- the sub-beacon shown in FIG. 7 is represented by a combination of a specific symbol pattern “A” and a symbol pattern “-A” in the opposite phase.
- beacon time information indicating the time until the next beacon arrives is arranged from the LSB to the MSB after that. ing.
- the modulation scheme of the sub-beacon signal may be equal to the modulation scheme of transmission data.
- the sub beacon modulation unit 115 is unnecessary, and the synchronous modulation unit 114 performs modulation on the beacon time information T_b to generate a sub beacon signal and output it to the high frequency unit 112.
- the sub-beacon demodulation unit 125 is unnecessary, and the synchronous demodulation unit 123 demodulates the sub-beacon signal and outputs it to the sub-beacon reception control unit 130 in the communication control unit 126. .
- FIG. 8 is a diagram showing an operation procedure of transmission / reception processing in the base station 110 of the present embodiment. Here, an operation procedure in the case of stopping the power supply to the unit related to the wireless communication function in the inactive period is shown.
- the period setting unit 117 determines the start timing of the next active period based on the selection by the user or a predetermined rule, and determines the transmission timing of the sub-beacon (step S1). At this time, power is not supplied to the units involved in the wireless communication function.
- step S2 Wait until the start timing of the active period comes (step S2).
- step S3 Wait until the transmission timing of the sub beacon comes (step S3).
- Step S4 power supply to units involved in the wireless communication function is started, and the synchronous communication control unit 118, the synchronous modulation unit 114, and the high frequency unit 112 transmit beacons using the antenna 111.
- Step S4 the high frequency unit 112, the synchronous demodulation unit 113, the synchronous modulation unit 114, the communication control unit 116, and the synchronous communication control unit 118 perform normal data communication until the active period ends ( Step S5).
- step S6 Wait until the active period ends (step S6).
- step S7 the power supply to the unit related to the wireless communication function is stopped, and the process returns to the setting process by the period setting unit 117 (step S7).
- step S8 At the transmission timing of the sub-beacon, power supply to the unit involved in the transmission and transmission function of the sub-beacon is started, and the high frequency unit 112, the sub beacon modulation unit 115, and the sub beacon transmission control unit 119 use the antenna 111. Then, a sub-beacon is generated and transmitted (step S8).
- step S9 When the transmission of the sub-beacon is completed, the power supply to the unit involved in the transmission and transmission function of the sub-beacon is stopped, and the process returns to waiting for the start timing of the active period and the transmission timing of the sub-beacon (step S9).
- FIG. 9 is a diagram showing an operation procedure of transmission / reception processing in the communication terminal 120 of the present embodiment.
- the radio frequency unit 122 waits until the radio signal is received using the antenna 121 (step S11). At this time, power is supplied to units involved in the wireless communication function.
- the synchronous demodulation unit 123 and the synchronous communication control unit 129 determine whether a beacon signal is obtained (step S12).
- the start timing of the next active period is obtained from the beacon signal, and is output to the power control unit 127 (step S13).
- step S14 When the reception of the beacon ends, the antenna 121, the high frequency unit 122, the synchronous demodulation unit 123, the synchronous modulation unit 124, the communication control unit 126, and the synchronous communication control unit 129 Communication is performed (step S14). (5) Wait until the active period ends (step S15).
- step S16 When the active period is over, the power supply to the unit related to the wireless communication function is stopped (step S16). (7) Wait until the inactivity period ends (step S17). (8) When the inactivity period ends, the power supply to the units involved in the wireless communication function is resumed, and the process returns to waiting for the wireless signal (step S18). (9) If the beacon signal is not obtained, it is judged by the sub-beacon demodulation unit 125 and the sub-beacon reception control unit 130 whether or not the sub-beacon signal is obtained (step S19). If the sub beacon signal can not be obtained, the process returns to waiting for the radio signal.
- step S20 When the sub-beacon signal is obtained, the transmission timing of the next beacon is obtained from the sub-beacon signal, and is output to the power control unit 127 (step S20). (11) When the sub beacon has been received, the power supply to the unit related to the wireless communication function is stopped (step S21). (12) Wait until the next beacon transmission timing (step S22). (13) At the transmission timing of the next beacon, the power supply to the unit related to the wireless communication function is resumed, and the process returns to waiting for the wireless signal (step S23).
- FIG. 10 is a diagram showing an example of a synchronization sequence in the wireless communication system 100 according to the first embodiment.
- time goes from top to bottom.
- the solid line in the vertical direction represents the state where power is supplied to the unit involved in the wireless communication function
- the broken line in the vertical direction is the case where power is not supplied to all or part of the unit involved in the communication function Represents a state.
- the solid lines in the horizontal direction represent valid communications, and the dashed lines in the horizontal direction represent communications that are not valid.
- the base station 110 is referred to as “AP”.
- AP is an abbreviation of Access Point.
- STA3 communication terminals 150 and 160 that have not received beacons yet and are not synchronized with the base station 110
- STA4 communication terminals 150 and 160 that have not received beacons yet and are not synchronized with the base station 110
- STA4 communication terminals 150 and 160 that have not received beacons yet and are not synchronized with the base station 110
- ASTA is an abbreviation of Station.
- communication terminals 120 and 140 that have already received a beacon and are synchronized with the base station 110 will be referred to as “ASTA1” and “ASTA2”.
- ASTA is an abbreviation of Associated Station.
- ASTA1 and ASTA2 resume power supply to units involved in the wireless communication function (T1).
- the AP transmits a beacon to neighboring ASTAs and STAs.
- ASTA1 and ASTA2 are supplying power to the units involved in the wireless communication function, they can receive beacons and obtain control data included in the beacons.
- STA3 and STA4 do not receive a beacon because they are not participating in the system, for example, the device itself is not turned on (T2).
- the ASTA 1 grasps a time zone in which a wireless signal can be transmitted in the active period, based on control data included in the beacon.
- ATSAl transmits a data packet to the AP in the communicable time zone (T3).
- the AP After transmitting the data packet by ASTA1, the AP transmits to the ASTA1 an ACK packet notifying normal reception of the data packet (T4).
- ASTA2 Similar to ASTA1, ASTA2 transmits data packets to the AP in the communicable time zone (T5). (6) After transmitting the data packet by the ASTA 2, the AP transmits an ACK packet notifying the ASTA 2 of normal reception of the data packet (T6). As described above, in the active period, the transmission timing of the AP and each ASTA is controlled by the control data included in the beacon. (7) With the start of the inactivity period, ASTA1 and ASTA2 stop the power supply to the units involved in the wireless communication function until the start of the next active period (T7). (8) In the inactivity period, the AP transmits a sub-beacon (from T8). (9) Here, since the first sub-beacon is transmitted (T8) and the second sub-beacon is transmitted (T10), the STA 3 enters the system in order to join the system; It is assumed that the sub-beacon reception is started (T9).
- the STA 3 receives the second sub-beacon sent by the AP (T10). (11) The STA 3 extracts beacon time information T_b from the received sub-beacons, and stops the power supply to the unit related to the wireless communication function until the next beacon transmission timing (T11). (12) Here, since the second sub-beacon is transmitted (T10) and the third sub-beacon is transmitted (T13), the beacon is transmitted to the STA 4 in order to join the system; It is assumed that the reception of the sub beacon is started (T12). (13) The STA 4 receives the third sub-beacon sent by the AP (T13). (14) The STA 4 extracts beacon time information T_b from the received sub-beacons, and stops the power supply to the unit involved in the wireless communication function until the next beacon transmission timing (T14).
- this sub-beacon is not received because all wireless communication functions of neighboring ASTAs and STAs are inactive (T15).
- ASTA1, ASTA2, STA3 and STA4 resume power supply to the units involved in the wireless communication function (T16).
- the AP transmits a beacon to neighboring ASTAs and STAs. At this time, since ASTA1 and ASTA2 are supplying power to the units involved in the wireless communication function, they can receive beacons and obtain control data included in the beacons.
- beacons can be received and control data included in the beacons is acquired (T17).
- STA3 and STA4 synchronize with the base station 110 and become ASTA3 ⁇ ASTA4 (T18).
- each ASTA grasps the time zone in which wireless communication can be transmitted in the active period by the control data included in the beacon, and transmits data packet to the AP in the communicable time zone Sends back an ACK packet (from T19).
- ⁇ Summary> As described above, by transmitting a sub-beacon indicating the transmission timing of the next beacon in the inactive period, the STA that is not synchronized with the beacon cycle can be quickly put to sleep. Also, by transmitting a sub-beacon capable of modulation and demodulation with a simple configuration, it is possible to quickly put the communication terminal not synchronized with the beacon cycle to the sleep state. Therefore, unnecessary consumption of power in the STA can be suppressed, and power consumption can be reduced.
- the present embodiment notifies the transmission timing of the next beacon in the inactive period when the beacon mode is used.
- the sub-beacon is also transmitted in the active period so that the communication terminal can receive the sub-beacon even during the active period.
- FIG. 11 is a diagram schematically showing the beacon mode in the wireless communication system of the present embodiment.
- the time advances from the left to the right, and the active period and the inactive period are set to be alternately repeated. Comparing FIG. 11 with the outline of the beacon mode of the first embodiment shown in FIG. 3, the point is that a sub-beacon is added to the head of each wireless packet transmitted in the active period.
- FIG. 12 is a diagram showing an example of the format of the wireless packet shown in FIG.
- the wireless packet includes a sub-beacon 21, a preamble 22, a PHY (PHYsical Layer) header 23, a MAC (Media Access Control) header 24, and data 25.
- the sub beacon 21 has the same configuration as that shown in FIG. 5 of the first embodiment, and thus the description thereof will be omitted.
- the preamble 22 is a known signal and is mainly used to perform symbol synchronization of radio packets.
- the PHY header 23 mainly includes information on a modulation scheme used when demodulating the MAC header 24 and data 25 of the wireless packet, and information indicating the start position and data length of the data.
- the MAC header 24 mainly includes parameters necessary for access such as transmission source ID information and transmission destination ID information of a wireless packet, and a control command, and also includes information indicating what kind of data 25 is data.
- the data 25 mainly includes transmission data and control data.
- the sub-beacons may be added periodically or irregularly at appropriate intervals without adding the sub-beacons to all the wireless packets.
- the radio packet shown in FIG. 12 is configured by the preamble 22, the PHY header 23, the MAC header 24, and the data 25 after the sub-beacon 21 is removed.
- a wireless packet may be used.
- symbol synchronization of a wireless packet may be performed by the sub beacon 21.
- the radio packet shown in FIG. 12 is configured by the sub beacon 21, the PHY header 23, the MAC header 24, and the data 25 after removing the preamble 22.
- a wireless packet may be used.
- FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a synchronization sequence in the wireless communication system 200 according to the second embodiment.
- the time goes from top to bottom.
- the solid line in the vertical direction represents the state where power is supplied to the unit involved in the wireless communication function
- the broken line in the vertical direction is the case where power is not supplied to all or part of the unit involved in the communication function Represents a state.
- the solid lines in the horizontal direction represent valid communications, and the dashed lines in the horizontal direction represent communications that are not valid.
- the base station 110 is referred to as “AP”.
- communication terminals 150 and 160 that have not received beacons yet and are not synchronized with the base station 110 will be referred to as "STA3" and "STA4".
- ASTA1 and ASTA2 resume power supply to units involved in the wireless communication function (T1).
- the AP transmits a beacon to neighboring ASTAs and STAs.
- ASTA1 and ASTA2 are supplying power to the units involved in the wireless communication function, they can receive beacons and obtain control data included in the beacons.
- STA3 and STA4 do not receive a beacon because they are not participating in the system, for example, the device itself is not turned on (T2).
- STA3 starts to receive beacons and sub-beacons in order to join the system between the time the beacon is transmitted (T2) and the other data communication (T4). And (T3).
- the ASTA 1 grasps a time zone in which the wireless signal can be transmitted in the active period, by the control data included in the beacon. Then, ATSAl transmits a data packet to the AP in the communicable time zone (T4). At this time, a sub-beacon including beacon time information T_b, which is the transmission timing of the next beacon, is added to the head of the data packet transmitted by ASTA1.
- STA3 When STA3 receives the sub-beacon added to the beginning of the data packet transmitted by ASTA1, it extracts beacon time information T_b from the received sub-beacon, and a unit related to the wireless communication function until the next beacon transmission timing Turn off the power supply to (T5).
- the AP After transmitting the data packet by ASTA1, the AP transmits to the ASTA1 an ACK packet notifying normal reception of the data packet (T6). At this time, a sub-beacon is added to the head of the ACK packet transmitted by the AP.
- ASTA2 transmits a data packet to the AP in a communicable time zone (T7). At this time, a sub-beacon is added to the head of the data packet to be transmitted to the AP.
- STA4 starts to receive beacons and sub-beacons in order to join the system between (T7) and after (T7) an ACK packet is transmitted after the data packet is transmitted. And (T8).
- the AP After transmitting the data packet by the ASTA 2, the AP transmits an ACK packet notifying the ASTA 2 of normal reception of the data packet (T9). At this time, a sub-beacon is added to the head of the ACK packet transmitted by the AP.
- the STA 4 Upon receiving the sub-beacon added to the head of the ACK packet transmitted by the AP, the STA 4 extracts beacon time information T_b from the received sub-beacon, and is involved in the wireless communication function until the next beacon transmission timing. Stop the power supply to the unit (T10). As described above, in the active period, the transmission timing of the AP and each ASTA is controlled by the control data included in the beacon. (11) With the start of the inactivity period, ASTA1 and ASTA2 stop the power supply to the units involved in the wireless communication function until the start of the next active period (T11). (12) In the inactivity period, the AP transmits a sub-beacon (from T12). At the time of transmission of four sub-beacons transmitted by the AP, these sub-beacons are not received because all wireless communication functions of neighboring ASTAs and STAs are inactive.
- ASTA1, ASTA2, STA3 and STA4 resume power supply to units involved in the wireless communication function (T13).
- the AP transmits a beacon to neighboring ASTAs and STAs.
- ASTA1 and ASTA2 are supplying power to the units involved in the wireless communication function, they can receive beacons and obtain control data included in the beacons.
- STA3 and STA4 are also supplying power to the units involved in the wireless communication function, beacons can be received and control data included in the beacons is acquired (T14).
- each ASTA grasps a time zone in which wireless communication can be transmitted in the active period by control data included in the beacon, and transmits data packets to the AP in the communicable time zone Sends back an ACK packet (from T16).
- ⁇ Summary> As described above, by transmitting a sub-beacon indicating the transmission timing of the next beacon in the inactive period, the STA that is not synchronized with the beacon cycle can be quickly put to sleep. Also, by transmitting a sub-beacon capable of modulation and demodulation with a simple configuration, it is possible to quickly put the communication terminal not synchronized with the beacon cycle to the sleep state. Furthermore, by adding a sub-beacon to the head of the radio packet transmitted from the AP and ASTA in the active period, only the sub-beacon located at the top of the radio packet is demodulated without performing a normal demodulation process for the radio packet By doing this, the STA can be put to sleep quickly even in the active period. Therefore, unnecessary consumption of power in the STA can be suppressed, and power consumption can be reduced.
- the above-described embodiment can also be realized by causing the CPU to execute a program capable of causing the CPU to execute the above-described processing procedure stored in the storage device (ROM, RAM, hard disk, etc.).
- the program may be stored in the storage device via the recording medium and then executed, or may be directly executed from the recording medium.
- the recording medium refers to a recording medium such as a ROM, a RAM, a semiconductor memory such as a flash memory, a magnetic disk memory such as a flexible disk or a hard disk, an optical disk such as a CD-ROM or DVD or BD, or a memory card.
- the recording medium is a concept including communication media such as a telephone line and a transport path.
- the unit, the base station, the communication terminal and the like involved in the wireless communication function are typically realized as an LSI which is an integrated circuit. These may be individually made into one chip, or may be made into one chip so as to include some or all. Alternatively, the part involved in communication within the own system and the part involved in transmission and reception of the coexistence signal may be chipped as individual LSIs. Although an LSI is used here, it may be called an IC, a system LSI, a super LSI, or an ultra LSI depending on the degree of integration.
- the method of circuit integration is not limited to LSI's, and implementation using dedicated circuitry or general purpose processors is also possible.
- a programmable field programmable gate array FPGA
- a reconfigurable processor which can reconfigure connection and setting of circuit cells in the LSI may be used.
- FPGA field programmable gate array
- a reconfigurable processor which can reconfigure connection and setting of circuit cells in the LSI may be used.
- integrated circuit technology comes out to replace LSI's as a result of the advancement of semiconductor technology or a derivative other technology, it is naturally also possible to carry out function block integration using this technology. Adaptation of biotechnology etc. may be possible.
- a communication system including the invention of the present application is a personal computer having various interfaces by taking the form of an adapter that converts a signal interface such as Ethernet (registered trademark) interface, IEEE 1394 interface, USB interface, etc. into an interface of power line communication. It can be connected to multimedia equipment such as recorders, digital televisions and home server systems. This makes it possible to construct a network system for transmitting digital data such as multimedia data at high speed using a power line as a medium. As a result, the power line already installed in the home, office, etc. can be used as it is as the network line without newly laying a network cable as in the conventional wired LAN, which is convenient in terms of cost and ease of installation. Sex is great.
- multimedia devices such as personal computers, DVD recorders, digital televisions, and home server systems incorporate the functions including the present invention, thereby enabling data transmission between the devices via the power cords of the multimedia devices.
- the adapter, Ethernet (registered trademark) cable, IEEE 1394 cable, USB cable, and the like are not necessary, and the wiring is simplified.
- Ethernet registered trademark
- USB cable USB cable
- the power line transmission method since communication data is flowed through the power line, there is no problem that radio waves are intercepted and data are leaked as in a wireless LAN. Therefore, the power line transmission method is also effective for data protection in terms of security.
- data flowing through the power line is protected by, for example, IPsec in the IP protocol, encryption of the content itself, and other digital rights management (DRM) methods.
- DRM digital rights management
- a QoS (Quality of Service) function including the copyright protection function by content encryption and the effect of the present invention (the improvement of the throughput, the bandwidth allocation flexibly corresponding to the increase of the retransmission and the traffic fluctuation) is implemented. Enables transmission of high-quality AV content using a power line.
- the wireless communication system of the present invention is a sensor network, for example, meter reading of gas, electricity, water, etc., outdoor monitoring such as concentration of air pollution, amount of pollen, temperature etc., home security such as fire alarm, entry detection sensor, children It can be used as a small and low power consumption wireless communication system used for position management of elderly people and the like.
- the base station transmits a sub-beacon indicating the transmission timing of the next beacon in the inactivity period, and the communication terminal receives the sub-beacon and stops the power supply to the communication function until the transmission timing of the next beacon. Because the communication terminal can significantly reduce the power consumption when the communication terminal does not recognize the transmission timing of the next beacon, its industrial utility value is extremely high.
- radio communication system 110 base station 111 antenna 112 high frequency unit 113 synchronization demodulation unit 114 synchronization modulation unit 115 sub beacon modulation unit 116 communication control unit 117 period setting unit 118 synchronization communication control unit 119 sub beacon transmission control unit 120 communication terminal 121 antenna 122 High frequency unit 123 Synchronous demodulation unit 124 Synchronous modulation unit 125 Sub beacon demodulation unit 126 Communication control unit 127 Power control unit 128 Power supply unit 129 Synchronous communication control unit 130 Sub beacon reception control unit 140, 150, 160 Communication terminal 200 Wireless communication system
Landscapes
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Abstract
Description
上記システムにおいて用いられる通信端末は、例えばガス、電気、水道等のメータ検針、大気汚染の濃度、花粉量、温度等の野外モニタリング、火災報知器、進入検知センサ等のホームセキュリティ、児童や高齢者の位置管理などの用途が考えられるので、小型である必要があり、また伝送速度や通信距離に関する性能はあまり高くなくてよいかわりに、小型電池により数年間駆動が可能な程の超低消費電力性能が求められる。
図14は、特許文献1に記載された従来の無線通信システムにおける、ビーコンモードの概略を示す図である。
好ましくは、前記サブビーコンは、前記次のビーコンの送信タイミングまでの時間を示す情報として複数の桁を持つ時間情報を含み、前記サブビーコン送信部は、前記時間情報を送信するにあたり、桁の大きい方を小さい方よりも後に送信する。
好ましくは、前記サブビーコン送信部は、前記インアクティブ期間だけでなく前記アクティブ期間においても、前記サブビーコンを、前記通信端末へ送信する。
好ましくは、前記サブビーコンは、前記次のビーコンの送信タイミングを通知する情報として、複数の桁を持つ時間情報を含み、当該時間情報の桁の大きい方が小さい方よりも後に送信され、前記サブビーコン受信部は、前記サブビーコンを受信し当該サブビーコンより前記時間情報を得る際に当該時間情報の桁の小さい方に桁落ちが生じたが桁の大きい方が正常に受信されている場合には、桁落ちが生じた箇所を所定の値に置き換え前記次のビーコンが送信される送信タイミングとして可能性がある期間のうちの最も早いタイミングを当該次のビーコンが送信される送信タイミングとする。
好ましくは、前記端末通信部は、さらに、前記前記アクティブ期間中において所定のデータ通信を行う際に前記サブビーコンを送信し、前記サブビーコン受信部は、さらに、前記端末通信部において次回のアクティブ期間の開始タイミングを得ていない場合に他の通信端末から次のビーコンの送信タイミングを通知するサブビーコンを受信して、次のビーコンが送信される送信タイミングを得る。
本発明は、通信端末におけるプログラムに向けられている。そして上記課題を解決するために、本発明の通信端末におけるプログラムは、アクティブ期間とインアクティブ期間とを交互に設定する基地局との間で当該アクティブ期間において所定のデータ通信を行い、当該インアクティブ期間において所定のデータ通信を行わない通信端末により実行される通信端末プログラムであって、前記通信端末に、前記アクティブ期間中において前記基地局との間で所定のデータ通信を行うとともに、前記基地局から次回のアクティブ期間の開始タイミングを示す情報を含むビーコンを受信して次回のアクティブ期間の開始タイミングを得る端末通信ステップと、前記端末通信ステップにおいて次回のアクティブ期間の開始タイミングを得ていない場合に前記基地局から次のビーコンの送信タイミングを通知するサブビーコンを受信して次のビーコンが送信される送信タイミングを得るサブビーコン受信ステップと、前記端末通信ステップにおいて次回のアクティブ期間の開始タイミングを得ている場合に前記所定のデータ通信の終了後において、当該開始タイミングまで無線通信機能に関わるユニットへの電源供給を止め、前記サブビーコン受信ステップにより次のビーコンが送信される送信タイミングを得た場合に当該送信タイミングまで当該無線通信機能に関わるユニットへの電力供給を止める電力供給制御ステップとを実行させる。
本発明は、通信端末に用いられる集積回路に向けられている。そして上記課題を解決するために、本発明の通信端末に用いられる集積回路は、アクティブ期間とインアクティブ期間とを交互に設定する基地局との間で当該アクティブ期間において所定のデータ通信を行い当該インアクティブ期間において所定のデータ通信を行わない通信端末に用いられる集積回路であって、前記アクティブ期間中において前記基地局との間で所定のデータ通信を行うとともに、前記基地局から次回のアクティブ期間の開始タイミングを示す情報を含むビーコンを受信して次回のアクティブ期間の開始タイミングを得る端末通信部、前記端末通信部において次回のアクティブ期間の開始タイミングを得ていない場合に、前記基地局から次のビーコンの送信タイミングを通知するサブビーコンを受信して次のビーコンが送信される送信タイミングを得るサブビーコン受信部、前記端末通信部において次回のアクティブ期間の開始タイミングを得ている場合に、前記所定のデータ通信の終了後において当該開始タイミングまで前記端末通信部及び前記サブビーコン受信部を含む無線通信機能に関わるユニットへの電源供給を止め、前記サブビーコン受信部により次のビーコンが送信される送信タイミングを得た場合に、当該送信タイミングまで当該無線通信機能に関わるユニットへの電力供給を止める電力供給制御部として機能する回路を集積する。
本発明は、無線通信方法に向けられている。そして上記課題を解決するために、本発明の無線通信方法は、アクティブ期間とインアクティブ期間とを交互に設定する基地局との間で当該アクティブ期間において所定のデータ通信を行い、当該インアクティブ期間において所定のデータ通信を行わない通信端末における無線通信方法であって、前記アクティブ期間中において前記基地局との間で所定のデータ通信を行うとともに、前記基地局から次回のアクティブ期間の開始タイミングを示す情報を含むビーコンを受信して次回のアクティブ期間の開始タイミングを得る端末通信ステップと、前記端末通信ステップにおいて次回のアクティブ期間の開始タイミングを得ていない場合に、前記基地局から次のビーコンの送信タイミングを通知するサブビーコンを受信して次のビーコンが送信される送信タイミングを得るサブビーコン受信ステップと、前記端末通信ステップにおいて次回のアクティブ期間の開始タイミングを得ている場合に、前記所定のデータ通信の終了後において当該開始タイミングまで無線通信機能に関わるユニットへの電源供給を止め、前記サブビーコン受信ステップにより次のビーコンが送信される送信タイミングを得た場合に、当該送信タイミングまで当該無線通信機能に関わるユニットへの電力供給を止める電力供給制御ステップとを含む。
<概要>
本実施形態は、小型低消費電力の無線通信システムにおいて、ビーコンモードを用いている場合に、基地局がインアクティブ期間において、次のビーコンの送信タイミングを通知するサブビーコンを送信し、通信端末が、次回のアクティブ期間の開始タイミングを認知していないときに、インアクティブ期間においてサブビーコンを受信すると、次のビーコンの送信タイミングまで、無線通信機能に関わるユニットへの電力供給を止めるものである。
図1は、第1の実施形態に係る無線通信システム100の概略を示す図である。
図1に示すように、無線通信システム100は、基地局110、及び通信端末120、140、150、及び160から構成される。
ここで、無線通信システム100では、通常の所定のデータ通信を行うアクティブ期間と、基本的にデータ通信を行わず、無線通信機能に関わるユニットへの電力供給を止めるインアクティブ期間とを交互に発生させるように設計されている。
基地局110は、通信端末に比べ多機能を有する無線通信装置であり、通信端末120、140、150、及び160との間でデータ通信を行う。
なお、本明細書では、各実施形態に係る無線通信システムの構成要素を、基地局、及び通信端末と表現しているが、例えば、基地局として、無線通信機能を持つパーソナルコンピュータを用い、通信端末として、センサが取り付けられるか、あるいはセンサを内蔵するアクティブRFタグを用いて構成することができる。しかしながら、このような構成に限定されるものではなく、親機と子機との関係や、マスターとスレーブとの関係を構成できる機器であれば、どのような機器を用いても構わない。
また、基地局は、通信端末に対して通信制御を行うので、例えば、商用電源、充電可能なバッテリー、あるいは太陽電池等を用いることで、通信端末に比べて余裕を持った電源供給がなされることが望ましい。
各構成間の同期をとるために、次回のアクティブ期間の開始タイミングをはじめ、データ通信の条件やとりきめ等の次回のアクティブ期間における通信に関する詳細な情報を含むビーコンを、基地局110が通信端末120、140、150、及び160へ向けて送信している。
図2に示すように、基地局110は、アンテナ111、高周波部112、同期復調部113、同期変調部114、サブビーコン変調部115、及び通信制御部116を備え、通信制御部116は、期間設定部117、同期通信制御部118、及びサブビーコン送信制御部119を含む。
アンテナ111は、通常のデータ、ビーコン、及びサブビーコンが、各通信端末との間で送受信される際に用いられる。
高周波部112は、アンテナ111を用いて無線信号を受信すると、所定の周波数変換処理無線周波数からベースバンド周波数に周波数変換を行ってベースバンド信号を生成し、同期復調部113へ出力する。
通信制御部116は、同期復調部113から復調信号を入手し、復調信号のデータ部分を上位層へ出力する。
通信制御部116中の期間設定部117は、ユーザによる選択や、予め定めたルールに基づいて、アクティブ期間とインアクティブ期間とを交互に設定して、次回のアクティブ期間の開始タイミングを決定するとともに、次回のアクティブ期間までの間に送信すべきサブビーコンの送信タイミングを決定するとともに、主にインアクティブ期間において、次回のアクティブ期間までの間に送信すべきサブビーコンの送信タイミングを設定する。
通信制御部116中の同期通信制御部118は、上位層から送信制御情報、及び送信データ(ビーコンを含む)を入手し、期間設定部117により設定されたアクティブ期間において、送信データ、データ変調要求、及び変調パラメータを同期変調部114に出力して、通信端末120、140、150、及び160との間で通常のデータ通信、及びビーコンの送信を行わせる。
同期変調部114は、通信制御部116中の同期通信制御部118から送信データ、データ変調要求、及び変調パラメータを入手して、入手した送信データに対して、入手したデータ変調要求に応じて、入手した変調パラメータに合わせた変調を行い、送信データ信号を高周波部112へ出力する。
サブビーコン変調部115は、通信制御部116中のサブビーコン送信制御部119からサブビーコン変調要求、及びビーコン時間情報T_bを入手して、入手したサブビーコン変調要求に応じて、入手したビーコン時間情報T_bに対して変調を行ってサブビーコン信号を生成し、高周波部112へ出力する。ここでサブビーコン変調部115は、同期変調部114の変調方式よりも簡易な変調方式を用いているので、通信端末120、140、150、及び160におけるサブビーコンの復調の際に必要となる電力を低減することができる。
高周波部112は、同期変調部114から送信データ信号を入手するか、又はサブビーコン変調部115からサブビーコン信号を入手すると、送信データ信号(ビーコン信号を含む)、又はサブビーコン信号に所定の周波数変換処理を施すことによって、ベースバンド周波数から無線周波数に周波数変換を行って無線周波数信号を生成し、アンテナ111を用いて送信する。
図3において、時間が左から右の方向へ進んでおり、アクティブ期間とインアクティブ期間とが交互に繰り返すように設定されている。
図3を、図14に示した従来のビーコンモードの概略と比較すると、インアクティブ期間に、間隔を空けて定期的または不定期に複数回、サブビーコンが送信されている点が異なっている。
図3において、サブビーコン1~5は、次に送信予定のビーコン11の送信タイミングを示す情報を含んでいる。同様にサブビーコン6~10は、次に送信予定のビーコン12の送信タイミングを示す情報を含んでいる。例えばサブビーコン1~5の各々は、自身が送信される送信タイミングから、次のビーコン11の送信タイミングまでの時間を示す情報である。具体的に列挙すると、サブビーコン1は、図3中に示した自身の送信開始からビーコン11の送信開始までの時間を示すビーコン時間情報Tb_1を含む。以下同様に、サブビーコン2は、図3中に示した自身の送信開始からビーコン11の送信開始までの時間を示すビーコン時間情報Tb_2を含む。サブビーコン3は、図3中に示した自身の送信開始からビーコン11の送信開始までの時間を示すビーコン時間情報Tb_3を含む。サブビーコン4は、図3中に示した自身の送信開始からビーコン11の送信開始までの時間を示すビーコン時間情報Tb_4を含む。サブビーコン5は、図3中に示した自身の送信開始からビーコン11の送信開始までの時間を示すビーコン時間情報Tb_5を含む。
また、サブビーコンの送信間隔は、等時間間隔でも良いし、ばらばらでもよい。例えばインアクティブ期間の開始直後は、サブビーコンの送信間隔を短くし、インアクティブ期間の終了が近づくにつれて送信間隔を長くしてもよい。
またビーコンの送信タイミングは、アクティブ期間中であればよいので、必ずしもアクティブ期間の先頭でなくてもよい。
図4に示すように、通信端末120は、アンテナ121、高周波部122、同期復調部123、同期変調部124、サブビーコン復調部125、通信制御部126、電源制御部127、及び電源部128を備え、通信制御部126は、同期通信制御部129、及びサブビーコン受信制御部130を含む。
なお、通信端末140、150、及び160は、通信端末120と同様の構成を備えるため、詳細な説明を省略する。
アンテナ121は、通常のデータ、ビーコン、及びサブビーコンが、各通信端末との間で送受信される際に用いられる。
高周波部122は、アンテナ121を用いて無線信号を受信すると、所定の周波数変換処理無線周波数からベースバンド周波数に周波数変換を行ってベースバンド信号を生成し、同期復調部123、及びサブビーコン復調部125へ出力する。
サブビーコン復調部125は、高周波部122により出力されたベースバンド信号を復調し、サブビーコン信号の復調信号が得られた場合には、それを通信制御部126中のサブビーコン受信制御部130へ出力する。
通信制御部126中の同期通信制御部129は、同期復調部123から送信データ信号の復調信号を入手し、当該復調信号のデータ部分を上位層へ出力する。また同期通信制御部129は、復調信号がビーコン信号であるときには、そのデータ部分に含まれる基地局110と同期するために必要な同期情報を抽出し、当該同期情報に基づいて次回のアクティブ期間の開始タイミングを得て、電源制御部127へ出力する。ここで同期情報は、図4中のビーコン周期T_bを示す情報であり、次回のアクティブ期間までの時間を示すとともに、次のビーコンの送信タイミングを示している。
電源制御部127は、同期通信制御部129から次回のアクティブ期間の開始タイミングを入手すると、通常のデータ通信の終了後において、当該開始タイミングまでがインアクティブ期間であると認識して、無線通信機能に関わるユニットへの電源供給を止めるように電源部128へ指示し、当該開始タイミングからアクティブ期間であると認識して、電力供給を再開するように電源部128へ指示する。また電源制御部127は、サブビーコン受信制御部130から次のビーコンが送信される送信タイミングを入手すると、当該送信タイミングまで、高周波部122、同期復調部123、同期変調部124、サブビーコン復調部125、及び通信制御部126等の無線通信機能に関わるユニットへの電源供給を止めるように電源部128へ指示する。
電源部128は、各構成要素に電力を供給し、電源制御部127による指示に従って、無線通信機能に関わるユニットへの電力供給を止めたり、再開したりする。
同期変調部124は、通信制御部126中の同期通信制御部129から送信データ、データ変調要求、及び変調パラメータを入手して、入手した送信データに対して、入手したデータ変調要求に応じて、入手した変調パラメータに合わせた変調を行い、送信データ信号を高周波部122へ出力する。
高周波部122は、同期変調部124から送信データ信号を入手し、送信データ信号に所定の周波数変換処理を施すことによって、ベースバンド周波数から無線周波数に周波数変換を行って無線周波数信号を生成し、アンテナ121を用いて送信する。
図5に示すように、本実施形態のサブビーコンは、特定のシンボルパターン「A」と、その逆位相のシンボルパターン「-A」との組み合わせによって表される。
サブビーコンの先頭には同期用シンボルが置かれ、その後ろに、次のビーコンが到来するまでの時間を示すビーコン時間情報がLSB(Least Significant Bit:最下位ビット)から順に、MSB(Most Significant Bit:最上位ビット)まで並べられている。
このように、簡易な構成で変復調が可能なサブビーコンを送信することによって、ビーコン周期に同期していない通信端末を迅速にスリープ状態にすることができる。
ここで、ビーコン時間情報を、MSBからではなくLSBから順に並べた理由を以下に説明する。
本発明では、シンボル判定を行うための同期に必要なパターンを、通常のデータ通信のプリアンブルに比べて簡易なものにしている。これは、通信端末におけるサブビーコンの受信は、できるだけ受信のための電力を使用しないように構成することが望ましいからである。
ところが、通常、電波干渉や信号劣化等の影響でデータの欠損が起こる場合には、先頭から起こることが多い。
図6に示すように、“110010XX”のビーコン時間情報を受信した場合(ここでXはデータの欠損により不明)、を例に挙げる。先頭から6個のシンボルに相当する部分のデータが受信できなかったために、8ビットのビーコン時間情報のうち、上6桁が受信でき、下2桁が不明であるとする。この場合、次のビーコンが到来するまでの時間は、20msec.以上、20.3msec.以下であると推定できる。従って、少なくとも20msec.の間はインアクティブ期間であるとみなすことができるので、不明な下2桁の部分を0とし、ビーコン時間情報を20msec.として処理を進めればよい。
上記したように、データの欠損は、送信されるデータの先頭から起こることが多いので、複数の桁を持つビーコン時間情報を桁の小さいほうから送信すれば、データの欠損が生じても、欠損は桁の小さい部分で止まる。そこで、欠損した桁を0とすれば、少ない誤差で(例示のケースでは、誤差は最大で0.3msec.)、無線通信機能に関わるユニットへの電力供給を止めることができる。また、このような方法は、サブビーコンが送信されている途中から通信端末が受信を開始した場合においても有効である。
図7に示すサブビーコンは、図5の例と同様に、特定のシンボルパターン「A」と、その逆位相のシンボルパターン「-A」との組み合わせによって表される。
また、図5の例と同様に、サブビーコンの先頭には同期用シンボルが置かれ、その後ろに、次のビーコンが到来するまでの時間を示すビーコン時間情報がLSBから順に、MSBまで並べられている。
図7の例では、サブビーコンには4個の同期用シンボルが置かれ、以下は差動符号化されており、同じシンボルパターンが連続すると0、シンボルパターンが変わると1を示すので、ビーコン時間情報は“11001010”となる。
なお、サブビーコン信号の変調方式を送信データの変調方式と等しくすることもできる。このような場合には、基地局110において、サブビーコン変調部115が不要となり、ビーコン時間情報T_bに対する変調を同期変調部114が行ってサブビーコン信号を生成して高周波部112へ出力することになり、また、通信端末120において、サブビーコン復調部125が不要となり、同期復調部123がサブビーコン信号を復調し、それを通信制御部126中のサブビーコン受信制御部130へ出力することになる。
図8は、本実施形態の基地局110における送受信処理の動作手順を示す図である。
なお、ここではインアクティブ期間において、無線通信機能に関わるユニットへの電力供給を止める場合の動作手順を示す。
(1)期間設定部117が、ユーザによる選択や、予め定めたルールに基づいて、次回のアクティブ期間の開始タイミングを決定するとともに、サブビーコンの送信タイミングを決定する(ステップS1)。このとき無線通信機能に関わるユニットへの電力の供給は行われていない。
(2)アクティブ期間の開始タイミングになるまで待つ(ステップS2)。
(3)サブビーコンの送信タイミングになるまで待つ(ステップS3)。
(4)アクティブ期間の開始タイミングになると、無線通信機能に関わるユニットへの電力供給を開始し、同期通信制御部118、同期変調部114、及び高周波部112が、アンテナ111を用いてビーコンを送信する(ステップS4)。
(5)ビーコンの送信に引き続き、高周波部112、同期復調部113、同期変調部114、通信制御部116、及び同期通信制御部118が、アクティブ期間が終了するまで、通常のデータ通信を行う(ステップS5)。
(7)アクティブ期間が終了すると、無線通信機能に関わるユニットへの電力供給を止め、期間設定部117による設定処理に戻る(ステップS7)。
(8)サブビーコンの送信タイミングになると、サブビーコンの送信送信機能に関わるユニットへの電力供給を開始し、高周波部112、サブビーコン変調部115、サブビーコン送信制御部119が、アンテナ111を用いてサブビーコンを生成して送信する(ステップS8)。
(9)サブビーコンの送信が終了すると、サブビーコンの送信送信機能に関わるユニットへの電力供給を止め、アクティブ期間の開始タイミング、及びサブビーコンの送信タイミング待ちに戻る(ステップS9)。
(1)高周波部122が、アンテナ121を用いて無線信号を受信するまで待つ(ステップS11)。このとき無線通信機能に関わるユニットへの電力の供給は行われている。
(2)高周波部122により無線信号が受信されると、同期復調部123、及び同期通信制御部129により、ビーコン信号が得られたか否かが判定される(ステップS12)。
(3)ビーコン信号が得られた場合には、ビーコン信号から、次回のアクティブ期間の開始タイミングを得て、電源制御部127へ出力する(ステップS13)。
(4)ビーコンの受信が終わると、アンテナ121、高周波部122、同期復調部123、同期変調部124、通信制御部126、及び同期通信制御部129が、アクティブ期間が終了するまで、通常のデータ通信を行う(ステップS14)。
(5)アクティブ期間が終了するまで待つ(ステップS15)。
(7)インアクティブ期間が終了するまで待つ(ステップS17)。
(8)インアクティブ期間が終了すると、無線通信機能に関わるユニットへの電力供給を再開し、無線信号の受信待ちに戻る(ステップS18)。
(9)ビーコン信号が得られていない場合には、サブビーコン復調部125、及びサブビーコン受信制御部130により、サブビーコン信号が得られたか否かが判定される(ステップS19)。サブビーコン信号が得られない場合は、無線信号の受信待ちに戻る。
(11)サブビーコンの受信が終わると、無線通信機能に関わるユニットへの電力供給を止める(ステップS21)。
(12)次のビーコンの送信タイミングまで待つ(ステップS22)。
(13)次のビーコンの送信タイミングになると、無線通信機能に関わるユニットへの電力供給を再開し、無線信号の受信待ちに戻る(ステップS23)。
ここで基地局110を「AP」と記す。APはAccess Pointの略語である。
また、ビーコンをまだ受信しておらず基地局110と同期していない通信端末150、160を「STA3」、「STA4」と記す。STAはStationの略語である。
また、ビーコンを既に受信して基地局110と同期している通信端末120、140を「ASTA1」、「ASTA2」と記す。ASTAはAssociated Stationの略語である。
(2)アクティブ期間の開始直後に、APが周辺のASTA、及びSTAに対してビーコンを送信する。この時、ASTA1及びASTA2は無線通信機能に関わるユニットへ電力の供給が行われているので、ビーコンを受信することができ、ビーコンに含まれる制御データが取得される。STA3及びSTA4はこの時点ではまだ装置自体の電源が入っていない等、システムに参加していないのでビーコンを受信しない(T2)。
(3)ASTA1は、ビーコンに含まれる制御データによって、アクティブ期間において無線信号が送信可能な時間帯を把握する。そして、ATSA1は通信可能時間帯においてAPへデータパケット送信する(T3)。
(4)ASTA1によるデータパケット送信後、APはASTA1へデータパケットの正常受信を通知するACKパケットを送信する(T4)。
(6)ASTA2によるデータパケット送信後、APがASTA2へデータパケットの正常受信を通知するACKパケットを送信する(T6)。
以上のように、アクティブ期間においてはビーコンに含まれる制御データによって、APと各ASTAの送信タイミングが制御される。
(7)インアクティブ期間の開始とともに、ASTA1とASTA2は次のアクティブ期間の開始まで無線通信機能に関わるユニットへ電力供給を止める(T7)。
(8)インアクティブ期間において、APはサブビーコンを送信する(T8~)。
(9)ここで、1つ目のサブビーコンが送信されてから(T8)2つ目のサブビーコンが送信されるまで(T10)の間に、STA3がシステムに参加するために、ビーコン、及びサブビーコンの受信を開始するものとする(T9)。
(11)STA3は受信したサブビーコンから、ビーコン時間情報T_bを抽出して、次のビーコンの送信タイミングまで、無線通信機能に関わるユニットへ電力供給を止める(T11)。
(12)ここで、2つ目のサブビーコンが送信されてから(T10)3つ目のサブビーコンが送信されるまで(T13)の間に、STA4がシステムに参加するために、ビーコン、及びサブビーコンの受信を開始するものとする(T12)。
(13)STA4はAPが送信する3つめのサブビーコンを受信する(T13)。
(14)STA4は受信したサブビーコンから、ビーコン時間情報T_bを抽出して、次のビーコンの送信タイミングまで、無線通信機能に関わるユニットへ電力供給を止める(T14)。
(16)2つめのアクティブ期間の開始とともに、ASTA1、ASTA2、STA3、及びSTA4は無線通信機能に関わるユニットへ電力供給を再開する(T16)。
(17)2つめのアクティブ期間の開始直後に、APが周辺のASTA、及びSTAに対してビーコンを送信する。この時、ASTA1及びASTA2は無線通信機能に関わるユニットへ電力の供給が行われているので、ビーコンを受信することができ、ビーコンに含まれる制御データが取得される。また、STA3及びSTA4においても無線通信機能に関わるユニットへ電力の供給が行われているので、ビーコンを受信することができ、ビーコンに含まれる制御データが取得される(T17)。
(18)STA3及びSTA4は、ビーコンに含まれる制御データを取得することにより、基地局110と同期しASTA3・ASTA4となる(T18)。
(19)前述のアクティブ期間と同様に、各ASTAはビーコンに含まれる制御データによって、アクティブ期間において無線通信が送信可能な時間帯を把握し、通信可能時間帯においてAPへデータパケット送信し、APはACKパケットを返信する(T19~)。
以上説明したように、APがインアクティブ期間において、次のビーコンの送信タイミングを示すサブビーコンを送信することによって、ビーコン周期に同期していないSTAを迅速にスリープ状態にすることができる。また、簡易な構成で変復調が可能なサブビーコンを送信することによって、ビーコン周期に同期していない通信端末を迅速にスリープ状態にすることができる。よって、STAにおける無駄な電力の消費が抑えられ、消費電力を低減することができる。
<概要>
本実施形態は、第1の実施形態と同様に、小型低消費電力の無線通信システムにおいて、ビーコンモードを用いている場合に、基地局がインアクティブ期間において、次のビーコンの送信タイミングを通知するサブビーコンを送信するのに加えて、アクティブ期間においてもサブビーコンを送信し、通信端末が、アクティブ期間中においてもサブビーコンを受信できるようにするものである。
第2の実施形態に係る無線通信システム200の構成は、第1の実施形態に係る無線通信システム100と同様である。
図11は、本実施形態の無線通信システムにおける、ビーコンモードの概略を示す図である。
図11において、時間が左から右の方向へ進んでおり、アクティブ期間とインアクティブ期間とが交互に繰り返すように設定されている。
図11を、図3に示した第1の実施形態のビーコンモードの概略と比較すると、アクティブ期間において送信される各無線パケットの先頭に、サブビーコンが付加されている点が異なっている。
図12に示すように、無線パケットはサブビーコン21、プリアンブル22、PHY(PHYsical Layer)ヘッダ23、MAC(Media Access Control)ヘッダ24、及びデータ25で構成される。
サブビーコン21は、第1の実施形態の図5に示したものと同様の構成であるので、その説明を省略する。
プリアンブル22は既知の信号であり、主に無線パケットのシンボル同期を行うために用いられる。
PHYヘッダ23は、主に無線パケットのMACヘッダ24とデータ25とを復調する際に用いる変調方式に関する情報、及びデータの開始位置とデータ長とを示す情報を含む。
MACヘッダ24は、主に無線パケットの送信元ID情報、送信先ID情報、及び制御コマンドなどのアクセスに必要なパラメータを含み、またデータ25がどういう種類のデータであるかを示す情報を含む。
データ25は、主に送信データ、及び制御データを含む。
また、ビーコンの無線パケットには、サブビーコンは必要ないので、図12に示す無線パケットからサブビーコン21を除いた残りの、プリアンブル22、PHYヘッダ23、MACヘッダ24、及びデータ25で構成された無線パケットを用いてもよい。
また、サブビーコン21により無線パケットのシンボル同期を実施するようにしてもよい。またこのようにした場合には、プリアンブル22は必要ないので、図12に示す無線パケットからプリアンブル22を除いた残りの、サブビーコン21、PHYヘッダ23、MACヘッダ24、及びデータ25で構成された無線パケットを用いればよい。
<動作>
送受信処理の動作手順は、第1の実施形態に係る無線通信システム100と同様である。
ここで基地局110を「AP」と記す。
また、ビーコンをまだ受信しておらず基地局110と同期していない通信端末150、160を「STA3」、「STA4」と記す。
また、ビーコンを既に受信して基地局110と同期している通信端末120、140を「ASTA1」、「ASTA2」と記す。
(1)アクティブ期間の開始とともに、ASTA1及びASTA2は無線通信機能に関わるユニットへ電力供給を再開する(T1)。
(3)ここで、ビーコンが送信されてから(T2)他のデータ通信がなされるまで(T4)の間に、STA3がシステムに参加するために、ビーコン、及びサブビーコンの受信を開始するものとする(T3)。
(4)ASTA1は、ビーコンに含まれる制御データによって、アクティブ期間において無線信号が送信可能な時間帯を把握する。そして、ATSA1は通信可能時間帯においてAPへデータパケット送信する(T4)。この時、ASTA1が送信するデータパケットの先頭には、次のビーコンの送信タイミングであるビーコン時間情報T_bが含まれたサブビーコンが付加される。
(6)ASTA1によるデータパケット送信後、APはASTA1へデータパケットの正常受信を通知するACKパケットを送信する(T6)。この時、APが送信するACKパケットの先頭にはサブビーコンが付加される。
(8)ここで、データパケットが送信されてから(T7)ACKパケットが送信されるまで(T9)の間に、STA4がシステムに参加するために、ビーコン、及びサブビーコンの受信を開始するものとする(T8)。
(9)ASTA2によるデータパケット送信後、APがASTA2へデータパケットの正常受信を通知するACKパケットを送信する(T9)。この時、APが送信するACKパケットの先頭にはサブビーコンが付加される。
以上のように、アクティブ期間においてはビーコンに含まれる制御データによって、APと各ASTAの送信タイミングが制御される。
(11)インアクティブ期間の開始とともに、ASTA1とASTA2は次のアクティブ期間の開始まで無線通信機能に関わるユニットへ電力供給を止める(T11)。
(12)インアクティブ期間において、APはサブビーコンを送信する(T12~)。
APが送信する4つのサブビーコンの送信時には、周辺のASTA、及びSTAの全ての無線通信機能が休止しているため、これらのサブビーコンは受信されない。
(14)2つめのアクティブ期間の開始直後に、APが周辺のASTA、及びSTAに対してビーコンを送信する。この時、ASTA1及びASTA2は無線通信機能に関わるユニットへ電力の供給が行われているので、ビーコンを受信することができ、ビーコンに含まれる制御データが取得される。また、STA3及びSTA4においても無線通信機能に関わるユニットへ電力の供給が行われているので、ビーコンを受信することができ、ビーコンに含まれる制御データが取得される(T14)。
(16)前述のアクティブ期間と同様に、各ASTAはビーコンに含まれる制御データによって、アクティブ期間において無線通信が送信可能な時間帯を把握し、通信可能時間帯においてAPへデータパケット送信し、APはACKパケットを返信する(T16~)。
以上説明したように、APがインアクティブ期間において、次のビーコンの送信タイミングを示すサブビーコンを送信することによって、ビーコン周期に同期していないSTAを迅速にスリープ状態にすることができる。また、簡易な構成で変復調が可能なサブビーコンを送信することによって、ビーコン周期に同期していない通信端末を迅速にスリープ状態にすることができる。さらに、アクティブ期間において、APおよびASTAから送信される無線パケットの先頭にサブビーコンを付加することによって、無線パケットに対する通常の復調処理を行うことなく、無線パケットの先頭に位置するサブビーコンのみを復調することにより、アクティブ期間においてもSTAをすばやくスリープ状態にすることができる。よって、STAにおける無駄な電力の消費が抑えられ、消費電力を低減することができる。
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
110 基地局
111 アンテナ
112 高周波部
113 同期復調部
114 同期変調部
115 サブビーコン変調部
116 通信制御部
117 期間設定部
118 同期通信制御部
119 サブビーコン送信制御部
120 通信端末
121 アンテナ
122 高周波部
123 同期復調部
124 同期変調部
125 サブビーコン復調部
126 通信制御部
127 電源制御部
128 電源部
129 同期通信制御部
130 サブビーコン受信制御部
140、150、160 通信端末
200 無線通信システム
Claims (16)
- 通信端末との間で、アクティブ期間において所定のデータ通信を行い、インアクティブ期間において所定のデータ通信を行わない無線通信装置であって、
前記アクティブ期間と前記インアクティブ期間とを交互に設定する期間設定部と、
前記期間設定部により設定されたアクティブ期間中において、前記通信端末との間で所定のデータ通信を行うとともに、前記期間設定部により設定された次回のアクティブ期間の、開始タイミングを示す情報を含むビーコンを、前記通信端末へ送信する基地局通信部と、
前記インアクティブ期間において、前記基地局通信部により送信される次のビーコンの、送信タイミングを通知する情報を含むサブビーコンを、前記通信端末へ送信するサブビーコン送信部とを備えることを特徴とする、無線通信装置。 - 前記サブビーコン送信部は、
前記インアクティブ期間において、複数回、前記サブビーコンを送信し、当該サブビーコンの各々は、自身が送信される送信タイミングから、次のビーコンの送信タイミングまでの時間を示す情報を含むことを特徴とする、請求項1に記載の無線通信装置。 - 前記サブビーコンは、前記次のビーコンの送信タイミングまでの時間を示す情報として、複数の桁を持つ時間情報を含み、
前記サブビーコン送信部は、
前記時間情報を送信するにあたり、桁の大きい方を小さい方よりも後に送信することを特徴とする、請求項1記載の無線通信装置。 - 前記サブビーコン送信部は、
前記インアクティブ期間だけでなく、前記アクティブ期間においても、前記サブビーコンを、前記通信端末へ送信することを特徴とする、請求項1記載の無線通信装置。 - アクティブ期間とインアクティブ期間とを交互に設定する基地局との間で、当該アクティブ期間において所定のデータ通信を行い、当該インアクティブ期間において所定のデータ通信を行わない通信端末であって、
前記アクティブ期間中において、前記基地局との間で所定のデータ通信を行うとともに、前記基地局から、次回のアクティブ期間の開始タイミングを示す情報を含むビーコンを受信して、次回のアクティブ期間の開始タイミングを得る端末通信部と、
前記端末通信部において次回のアクティブ期間の開始タイミングを得ていない場合に、前記基地局から、次のビーコンの送信タイミングを通知するサブビーコンを受信して、次のビーコンが送信される送信タイミングを得るサブビーコン受信部と、
前記端末通信部において次回のアクティブ期間の開始タイミングを得ている場合に、前記所定のデータ通信の終了後において、当該開始タイミングまで、前記端末通信部、及び前記サブビーコン受信部を含む無線通信機能に関わるユニットへの電源供給を止め、前記サブビーコン受信部により、次のビーコンが送信される送信タイミングを得た場合に、当該送信タイミングまで、当該無線通信機能に関わるユニットへの電力供給を止める電力供給制御部とを備えることを特徴とする、通信端末。 - 前記サブビーコンは、前記基地局から、前記インアクティブ期間において、複数回送信され、当該サブビーコンの各々は、自身が送信される送信タイミングから、次のビーコンの送信タイミングまでの時間を示す情報を含み、
前記サブビーコン受信部は、
前記サブビーコンを受信すると、当該サブビーコンより、次のビーコンの送信タイミングまでの時間を得、
前記電力供給制御部は、
前記サブビーコン受信部により得られた次のビーコンの送信タイミングまでの時間、前記無線通信機能に関わるユニットへの電力供給を止めることを特徴とする、請求項5に記載の通信端末。 - 前記サブビーコンは、前記次のビーコンの送信タイミングを通知する情報として、複数の桁を持つ時間情報を含み、当該時間情報の桁の大きい方が小さい方よりも後に送信され、
前記サブビーコン受信部は、
前記サブビーコンを受信し、当該サブビーコンより前記時間情報を得る際に、当該時間情報の桁の小さい方に桁落ちが生じたが、桁の大きい方が正常に受信されている場合には、桁落ちが生じた箇所を所定の値に置き換え、前記次のビーコンが送信される送信タイミングとして可能性がある期間のうちの最も早いタイミングを、当該次のビーコンが送信される送信タイミングとすることを特徴とする、請求項5記載の通信端末。 - 前記端末通信部は、さらに、
前記前記アクティブ期間中において、所定のデータ通信を行う際に、前記サブビーコンを送信し、
前記サブビーコン受信部は、さらに、
前記端末通信部において次回のアクティブ期間の開始タイミングを得ていない場合に、他の通信端末から、次のビーコンの送信タイミングを通知するサブビーコンを受信して、次のビーコンが送信される送信タイミングを得ることを特徴とする、請求項5記載の通信端末。
- 基地局、及び通信端末から構成され、当該基地局と当該通信端末との間で、アクティブ期間において所定のデータ通信を行い、インアクティブ期間において所定のデータ通信を行わない無線通信システムであって、
前記基地局は、
前記アクティブ期間と前記インアクティブ期間とを交互に設定する期間設定部と、
前記期間設定部により設定されたアクティブ期間中において、前記通信端末との間で所定のデータ通信を行うとともに、前記期間設定部により設定された次回のアクティブ期間の、開始タイミングを示す情報を含むビーコンを、前記通信端末へ送信する基地局通信部と、
前記インアクティブ期間において、前記基地局通信部により送信される次のビーコンの、送信タイミングを通知する情報を含むサブビーコンを、前記通信端末へ送信するサブビーコン送信部とを備え、
前記通信端末は、
前記アクティブ期間中において、前記基地局との間で前記所定のデータ通信を行うとともに、前記基地局から前記ビーコンを受信して、次回のアクティブ期間の開始タイミングを得る端末通信部と、
前記端末通信部において次回のアクティブ期間の開始タイミングを得ていない場合に、前記基地局から前記サブビーコンを受信して、次のビーコンが送信される送信タイミングを得るサブビーコン受信部と、
前記端末通信部において次回のアクティブ期間の開始タイミングを得ている場合に、前記所定のデータ通信の終了後において、当該開始タイミングまで、前記端末通信部、及び前記サブビーコン受信部を含む無線通信機能に関わるユニットへの電源供給を止め、前記サブビーコン受信部により次のビーコンが送信される送信タイミングを得た場合に、当該送信タイミングまで、当該無線通信機能に関わるユニットへの電力供給を止める電力供給制御部とを備えることを特徴とする、無線通信システム。 - 通信端末との間で、アクティブ期間において所定のデータ通信を行い、インアクティブ期間において所定のデータ通信を行わない無線通信装置により実行される無線通信プログラムであって、
前記無線通信装置に、
前記アクティブ期間と前記インアクティブ期間とを交互に設定する期間設定ステップと、
前記期間設定ステップにより設定されたアクティブ期間中において、前記通信端末との間で所定のデータ通信を行うとともに、前記期間設定ステップにより設定された次回のアクティブ期間の、開始タイミングを示す情報を含むビーコンを、前記通信端末へ送信する基地局通信ステップと、
前記インアクティブ期間において、前記基地局通信ステップにより送信される次のビーコンの、送信タイミングを通知する情報を含むサブビーコンを、前記通信端末へ送信するサブビーコン送信ステップとを実行させることを特徴とする、無線通信プログラム。 - アクティブ期間とインアクティブ期間とを交互に設定する基地局との間で、当該アクティブ期間において所定のデータ通信を行い、当該インアクティブ期間において所定のデータ通信を行わない通信端末により実行される通信端末プログラムであって、
前記通信端末に、
前記アクティブ期間中において、前記基地局との間で所定のデータ通信を行うとともに、前記基地局から、次回のアクティブ期間の開始タイミングを示す情報を含むビーコンを受信して、次回のアクティブ期間の開始タイミングを得る端末通信ステップと、
前記端末通信ステップにおいて次回のアクティブ期間の開始タイミングを得ていない場合に、前記基地局から、次のビーコンの送信タイミングを通知するサブビーコンを受信して、次のビーコンが送信される送信タイミングを得るサブビーコン受信ステップと、
前記端末通信ステップにおいて次回のアクティブ期間の開始タイミングを得ている場合に、前記所定のデータ通信の終了後において、当該開始タイミングまで、無線通信機能に関わるユニットへの電源供給を止め、前記サブビーコン受信ステップにより、次のビーコンが送信される送信タイミングを得た場合に、当該送信タイミングまで、当該無線通信機能に関わるユニットへの電力供給を止める電力供給制御ステップとを実行させることを特徴とする、端末通信プログラム。 - 通信端末との間で、アクティブ期間において所定のデータ通信を行い、インアクティブ期間において所定のデータ通信を行わない無線通信装置に用いられる集積回路であって、
前記アクティブ期間と前記インアクティブ期間とを交互に設定する期間設定部、
前記期間設定部により設定されたアクティブ期間中において、前記通信端末との間で所定のデータ通信を行うとともに、前記期間設定部により設定された次回のアクティブ期間の、開始タイミングを示す情報を含むビーコンを、前記通信端末へ送信する基地局通信部、及び、
前記インアクティブ期間において、前記基地局通信部により送信される次のビーコンの、送信タイミングを通知する情報を含むサブビーコンを、前記通信端末へ送信するサブビーコン送信部として機能する回路を集積する。 - アクティブ期間とインアクティブ期間とを交互に設定する基地局との間で、当該アクティブ期間において所定のデータ通信を行い、当該インアクティブ期間において所定のデータ通信を行わない通信端末に用いられる集積回路であって、
前記アクティブ期間中において、前記基地局との間で所定のデータ通信を行うとともに、前記基地局から、次回のアクティブ期間の開始タイミングを示す情報を含むビーコンを受信して、次回のアクティブ期間の開始タイミングを得る端末通信部、
前記端末通信部において次回のアクティブ期間の開始タイミングを得ていない場合に、前記基地局から、次のビーコンの送信タイミングを通知するサブビーコンを受信して、次のビーコンが送信される送信タイミングを得るサブビーコン受信部、
前記端末通信部において次回のアクティブ期間の開始タイミングを得ている場合に、前記所定のデータ通信の終了後において、当該開始タイミングまで、前記端末通信部、及び前記サブビーコン受信部を含む無線通信機能に関わるユニットへの電源供給を止め、前記サブビーコン受信部により、次のビーコンが送信される送信タイミングを得た場合に、当該送信タイミングまで、当該無線通信機能に関わるユニットへの電力供給を止める電力供給制御部として機能する回路を集積する。 - 通信端末との間で、アクティブ期間において所定のデータ通信を行い、インアクティブ期間において所定のデータ通信を行わない無線通信装置における無線通信方法であって、
前記アクティブ期間と前記インアクティブ期間とを交互に設定する期間設定ステップと、
前記期間設定ステップにより設定されたアクティブ期間中において、前記通信端末との間で所定のデータ通信を行うとともに、前記期間設定ステップにより設定された次回のアクティブ期間の、開始タイミングを示す情報を含むビーコンを、前記通信端末へ送信する基地局通信ステップと、
前記インアクティブ期間において、前記基地局通信ステップにより送信される次のビーコンの、送信タイミングを通知する情報を含むサブビーコンを、前記通信端末へ送信するサブビーコン送信ステップとを含むことを特徴とする、無線通信方法。 - アクティブ期間とインアクティブ期間とを交互に設定する基地局との間で、当該アクティブ期間において所定のデータ通信を行い、当該インアクティブ期間において所定のデータ通信を行わない通信端末における無線通信方法であって、
前記アクティブ期間中において、前記基地局との間で所定のデータ通信を行うとともに、前記基地局から、次回のアクティブ期間の開始タイミングを示す情報を含むビーコンを受信して、次回のアクティブ期間の開始タイミングを得る端末通信ステップと、
前記端末通信ステップにおいて次回のアクティブ期間の開始タイミングを得ていない場合に、前記基地局から、次のビーコンの送信タイミングを通知するサブビーコンを受信して、次のビーコンが送信される送信タイミングを得るサブビーコン受信ステップと、
前記端末通信ステップにおいて次回のアクティブ期間の開始タイミングを得ている場合に、前記所定のデータ通信の終了後において、当該開始タイミングまで、無線通信機能に関わるユニットへの電源供給を止め、前記サブビーコン受信ステップにより、次のビーコンが送信される送信タイミングを得た場合に、当該送信タイミングまで、当該無線通信機能に関わるユニットへの電力供給を止める電力供給制御ステップとを含むことを特徴とする、無線通信方法。 - 基地局、及び通信端末から構成され、当該基地局と当該通信端末との間で、アクティブ期間において所定のデータ通信を行い、インアクティブ期間において所定のデータ通信を行わない無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記基地局により、前記アクティブ期間と前記インアクティブ期間とを交互に設定する期間設定ステップと、
前記期間設定ステップにより設定されたアクティブ期間中において、前記基地局により、前記通信端末との間で所定のデータ通信を行うとともに、前記期間設定ステップにより設定された次回のアクティブ期間の、開始タイミングを示す情報を含むビーコンを、前記通信端末へ送信する基地局通信ステップと、
前記基地局により、前記インアクティブ期間において、前記基地局通信ステップにより送信される次のビーコンの、送信タイミングを通知する情報を含むサブビーコンを、前記通信端末へ送信するサブビーコン送信ステップと、
前記通信端末により、前記アクティブ期間中において、前記基地局との間で前記所定のデータ通信を行うとともに、前記基地局から前記ビーコンを受信して、次回のアクティブ期間の開始タイミングを得る端末通信ステップと、
前記端末通信ステップにより次回のアクティブ期間の開始タイミングを得ていない場合に、前記通信端末により、前記基地局から前記サブビーコンを受信して、次のビーコンが送信される送信タイミングを得るサブビーコン受信ステップと、
前記端末通信ステップにより次回のアクティブ期間の開始タイミングを得ている場合に、前記通信端末により、前記所定のデータ通信の終了後において、当該開始タイミングまで、無線通信機能に関わるユニットへの電源供給を止め、前記サブビーコン受信ステップにより次のビーコンが送信される送信タイミングを得た場合に、当該送信タイミングまで、当該無線通信機能に関わるユニットへの電力供給を止める電力供給制御ステップとを含むことを特徴とする、無線通信方法。
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