(57)【要約】【課題】第１端末からの所定の制御信号(RTS/CTS)が、第２端末を含む他端末に届くと、他端末の通信は一定期間禁止されるようにした無線通信システムにおいて、省電力モードで動作する第２端末のスリープ期間内に所定の制御信号が送信され、スリープ期間後に第２端末が通信を開始した場合、第１端末の通信及び第２端末の通信が衝突してしまう問題を回避すること。【解決手段】通信端末STAは、基地局APから周期的にビーコン信号を受信する。APは、データ信号を蓄積するバッファリング部と、データ信号が送信されることを予告する予告制御信号を生成する制御信号生成部と、予告制御信号の送信後にデータ信号を送信する送信部とを有する。省電力モードで動作している他のSTAが起動している起動期間の間に、所定のビーコン信号及び予告制御信号が該他のSTAで受信されるように、送信部は予告制御信号を所定のビーコン信号に合わせて送信する。【選択図】図９
2010093441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線基地局から周期的にビーコン信号を受信する無線通信端末であって、
データ信号を蓄積するバッファリング部と、
前記データ信号が送信されることを予告する予告制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記予告制御信号の送信後に前記データ信号を送信する送信部と、
を有し、省電力モードで動作している他の無線通信端末が起動している起動期間の間に、所定のビーコン信号及び前記予告制御信号が該他の無線通信端末で受信されるように、前記送信部は前記予告制御信号を前記所定のビーコン信号に合わせて送信する
ようにした無線通信端末。
【請求項２】
前記予告制御信号が、自端末宛の送信許可信号で表現されるようにした請求項1記載の無線通信端末。
【請求項３】
前記所定のビーコン信号は、送信を待機している下りデータ信号の宛先情報を示す配信メッセージを含む請求項１記載の無線通信端末。
【請求項４】
少なくとも第１及び第２の無線通信端末へビーコン信号を周期的に送信する無線基地局であって、
前記第１の無線通信端末から送信要求信号を受信する受信部と、
前記送信要求信号に応答して、前記第１の無線通信端末によるデータ信号の送信が許可されたことを示す送信許可信号を生成する許可信号生成部と、
前記送信許可信号を少なくとも前記第１及び第２の無線通信端末へ送信する送信部と、
を有し、省電力モードで動作している前記第２の無線通信端末が起動している起動期間の間に、前記送信部は、所定のビーコン信号及び前記送信許可信号を少なくとも前記第１及び第２の無線通信端末へ送信する
ようにした無線基地局。
【請求項５】
前記送信部は、前記所定のビーコン信号の直後に前記送信許可信号を送信するようにした請求項４記載の無線基地局。
【請求項６】
前記ビーコン信号は、どの無線通信端末が省電力モードで動作しているかを示す情報を含む請求項４記載の無線基地局。
【請求項７】
前記ビーコン信号が、どの無線通信端末も省電力モードで動作していないことを示していた場合、前記送信許可信号が、前記ビーコン信号とは独立に前記送信要求信号に応答して送信されるように、前記送信部を制御する判断部を更に有する請求項６記載の無線基地局。
【請求項８】
前記起動期間内に、前記送信要求信号が受信されるようにした請求項４記載の無線基地局。
【請求項９】
前記送信要求信号の受信後であって前記送信許可信号の送信前に、前記送信要求信号が受信されたことを示す確認応答信号が、前記第１の無線通信端末に送信されるようにした請求項４記載の無線基地局。
【請求項１０】
前記所定のビーコン信号は、送信を待機している下りデータ信号の宛先情報を示す配信メッセージを含む請求項４記載の無線基地局。
【請求項１１】
前記配信メッセージを含むビーコンの送信される周期が、セル内のトラフィックに応じて変更されるようにした請求項１０記載の無線基地局。
【請求項１２】
前記配信メッセージを含むビーコンの送信される周期は、セル内のトラフィックのサービス品質、送信許可信号の送信回数、送信要求信号の受信回数、省電力モードで動作している無線通信端末数の少なくとも１つに応じて変更されるようにした請求項１１記載の無線基地局。
【請求項１３】
省電力モードでの動作は、IEEE802.11又はIEEE802.11eの標準仕様に従う動作であるようにした請求項４記載の無線基地局。
【請求項１４】
無線基地局から周期的にビーコン信号を受信する無線通信端末で使用される方法であって、
データ信号を蓄積するステップと、
前記データ信号が送信されることを予告する予告制御信号を生成するステップと、
前記予告制御信号の送信後に前記データ信号を送信するステップと、
を有し、省電力モードで動作している他の無線通信端末が起動している起動期間の間に、所定のビーコン信号及び前記予告制御信号が該他の無線通信端末で受信されるように、前記送信部は前記予告制御信号を前記所定のビーコン信号に合わせて送信する
ようにした無線通信端末で使用される方法。
【請求項１５】
少なくとも第１及び第２の無線通信端末へビーコン信号を周期的に送信する無線基地局で使用される方法であって、
前記第１の無線通信端末から送信要求信号を受信するステップと、
前記送信要求信号に応答して、前記第１の無線通信端末によるデータ信号の送信が許可されたことを示す送信許可信号を生成するステップと、
前記送信許可信号を少なくとも前記第１及び第２の無線通信端末へ送信するステップと、
を有し、省電力モードで動作している前記第２の無線通信端末が起動している起動期間の間に、前記送信部は、所定のビーコン信号及び前記送信許可信号を少なくとも前記第１及び第２の無線通信端末へ送信する
ようにした無線基地局で使用される方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動通信の技術分野に関連し、特にビーコン信号が周期的に伝送されている無線通信システムで使用される無線通信端末、無線通信基地局及び方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な装置に無線ローカルエリアネットワーク(LAN)インターフェースが搭載されている。特に、パーソナルコンピュータ(PC)や家電製品及び携帯端末等へのIEEE802.11標準仕様の普及は著しい。携帯端末等がIEEE802.11における通信端末(STA)となる場合、省電力化を図ることは重要である。
【０００３】
図１は、ある通信端末STAで省電力化を図る方法を説明するための概念図を示す。横軸は時間軸であり、「B」はビーコン信号、「PS-Poll」は後述の制御信号、「ACK」は確認応答信号、「DATA」はデータ信号、「SLEEP」は休止期間をそれぞれ表す。
【０００４】
通信端末STAは、通信すべきユーザデータが無い場合、省電力モードで動作する。省電力モードは、バッテリーセービングモード、パワーセービングモード(PSM)等と言及されてもよい。省電力モードでは、起動期間(Wake-Up期間)及びスリープ期間(SLEEP期間)が交互に訪れ、通信端末は、起動期間でビーコン信号を受信し、次の起動期間が訪れるまで動作を休止する。起動期間から次の起動期間までの期間が、スリープ期間である。通信端末がどのような周期で起動するかは、通信端末及び無線基地局(アクセスポイントAPとも言及される)間で通信リンクの設定時に決められている(システムで一意に決定されていてもよい。)。
【０００５】
或る通信端末STAが省電力モードで動作していた場合、その通信端末STA宛の下りパケットは、無線基地局APでいったんバッファリングされる。無線基地局APは、ビーコンフレームのビットマップ部に、バッファリングされたパケットの宛先ID（アソシエーションID）を記載し、そのビットマップ部を含むビーコン信号を所定の周期で送信する。ビーコン信号は、セル内の全通信端末に周期的にブロードキャストされる。上記のアソシエーションIDを含む情報は、特にデリバリートラフィックインディケーションメッセージ(DTIM:  Delivery  Traffic  Indication  Message)と呼ばれ、周期的に送信されるビーコン信号の内、特定のビーコン信号に含まれる。言い換えれば、何回かに１度送信されるビーコン信号にDTIMが含まれている。通常、通信端末の起動期間の周期(及びスリープ期間の周期)はDTIMの送信周期に合わせて決められている。これにより、DTIMの直後に下りパケットの送信を開始することができる。
【０００６】
通信端末STAは、ビーコン信号のDTIMを確認し、無線基地局APに自端末宛のパケットがバッファリングされているか否か確認する。自端末宛のパケットが存在していた場合、通信端末STAは、下りパケットの送信を促す制御信号を無線基地局APに送信する。この制御信号は、PS-Pollと呼ばれる。無線基地局APは、通信端末STAから制御信号(PS-Poll)を受信すると、その通信端末STAの動作モードが省電力モードからアクティブモードになったことに応じて、下りパケットを送信する。通信端末STAは、その下りパケットの受信を完了すると、再び省電力モードに入る。このような技術は例えば非特許文献１で説明されている。
【０００７】
一方、無線LANの物理層における通信速度は高速化しつつあり、新旧いくつかの方式の通信端末が同一地域に混在する場合もある。例えば、非特許文献２のIEEE802.11gは、2.4GHz帯域を利用する従来方式との混在に備えて、CTS-to-Self方式を規定している。図２はCTS-to-Self方式を説明するための図を示す。IEEE802.11bは、従来の方式であるDSSS方式の通信端末の動作を規定している。IEEE802.11gは直行周波数分割多重(OFDM)方式で通信を行う通信端末の動作を規定し、従来のDSSS(Direct  Sequence  Spread  Spectrum)方式もサポートしている。DSSS方式でのみ通信が可能であり、OFDM方式のパケットを受信したても復調できなかった場合、その通信端末は、結果としてキャリアセンスできずにパケットを送信してしまうことが懸念される。上記のCTS-to-Self方式では、この問題を解決するために、送信禁止期間（NAV：Network  Allocation  Vector）を設定することを規定している。具体的には、通信を開始しようとする通信端末は、自端末宛の送信許可信号(CTS-to-Selfフレーム)をDSSS方式で送信し、その後にOFDM方式でパケットを送信する。CTS-to-Selfフレームを受信した他の通信端末（IEEE802.11gに従う端末でもIEEE802.11bに従う端末でもよい）は、以後一定期間送信すべきでないことを知る。図中、「NAV」として示されている期間の間、通信端末STA1以外の端末STA2の送信は禁止される。このようにCTS-to-SelfフレームをDSSS方式で送信することで、IEEE802.11b方式しかサポートしてない端末でもその通信を停止させつつ、IEEE802.11g方式のパケット送信が可能になり、結果としてIEEE802.11b/g方式の混在が可能となる。
【０００８】
図１に示される例では、或る所定の制御信号(PS-Poll)が通信端末STAから無線基地局APに送信されたが、非特許文献３は別の方式を規定している。非特許文献３は、IEEE802.11eの標準仕様を規定し、非特許文献１の省電力方式(IEEE802.11)よりも更に効率的な省電力方式であるAPSD(automatic  power  save  delivery)方式を規定している。
【０００９】
図３はAPSD方式の概要を説明するための図である。この方式では、図１で説明された制御信号(PS-Poll)の代わりに、アップリンクのパケットが代用される。アップリンクパケットが無かった場合は、ヌルパケット(NULLフレーム)が送信される。このため、ビーコン信号を定期的に受信した後に特殊な制御信号PS-Pollを用意して送信する不要がなくなり、信号処理負担の軽減、起動期間の短縮、ひいては高効率な省電力化を図ることができる。
【非特許文献１】ANSI/IEEE  std  802.11,  Wireless  LAN  medium  access  control  (MAC)  and  physical  layer  (PHY)  specifications,  1999.
【非特許文献２】ANSI/IEEE  std  802.11,  Part  11:  Wireless  LAN  Medium  Access  Control  (MAC)  and  Physical  Layer  (PHY)  specifications  Amendment  4:  Further  Higher  Data  Rate  Extension  in  the  2.4  GHz  Band
【非特許文献３】IEEE  std  802.11e-2005,  Amendment  8:  Medium  Access  Control(MAC)  Quality  of  Service  Enhancements  (IEEE802.11e規格),  11,  Nov,  2005
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のように、無線LANではIEEE802.11b/g混在方式や省電力機能にかかわる各種機能が規定されている。しかしながらこれらの方式は、通信端末が如何なる状況においても衝突無く適切に通信できることを保証するものではない。
【００１１】
図４は従来技術における問題点の１つを示す。図示の例では、IEEE802.11b方式の通信端末STA1とIEEE802.11g方式の通信端末STA2,STA3とが同一地域に混在している。更に、通信端末STA2はアクティブモードで動作しているが、通信端末STA3は省電力モードで動作しているものとする。上述したように、通信端末STA1は、送信を開始することに先立って、自装置宛の送信許可信号(CTS-to-Self)を周辺の通信端末に届くように送信する。この送信許可信号を受信した通信端末STA2は、送信を開始する端末がSTA1であること(自端末ではないこと)を確認し、一定期間、パケットの送信を控える(NAV)。その後、通信端末STA1はデータを送信する。この場合において、図示の例では、通信端末STA1からの送信許可信号(CTS-to-Self)が、通信端末STA3のスリープ期間の間に送信されている。従って通信端末STA3は、その送信許可信号を適切に受信できず、スリープ期間終了後に何等かのパケット(PS-Poll又はデータ)を送信するかもしれない。その結果、通信端末STA1による通信と、通信端末STA3による通信とが衝突してしまうおそれがある。
【００１２】
図５は従来技術における別の問題点を示す。図示の例では、通信端末STA1-3は共通する無線基地局APのセルに在圏しているものとする。通信端末STA1とSTA2は互いに直接通信可能な程度に接近しているが、通信端末STA3は通信端末STA1,STA2と直接通信可能な程度には接近していないものとする。各通信端末は、IEEE802.11b又はIEEE802.11g方式に基づいている。この場合、通信端末STA1,STA2と通信端末STA3とは互いに隠れ端末の位置関係にある。このような位置関係にある場合、通信の衝突を回避する１つの方法は、RTS/CTS方式である(RTS/CTS方式については、例えば非特許文献１に記載されている。)。この方式によれば、通信の開始を希望する通信端末STA1は、基地局装置APに通信要求信号(RTS:  Request−to−Send)を送信する。これに応じて基地局装置APは、通信端末STA1が送信を開始してよいことを示す送信許可信号(CTS:  Clear−to−Send)を作成し、配下の通信端末STA1-3に通知する。通信端末STA2は、以後通信端末STA1が送信することを知り、以後一定期間信号の送信を控える(NAV)。通信端末STA1は、送信許可信号CTSに応じて通信を開始する。このように通信端末が隠れ端末の位置関係にあったとしても、通信の衝突を防ごうとする工夫がなされている。
【００１３】
しかしながら、隠れ端末の位置関係にある通信端末STA3が省電力モードで動作し、送信許可信号CTSがスリープ期間中に送信された場合、通信端末STA3は送信許可信号CTSを適切に受信できない。この場合も、通信端末STA3はスリープ期間終了後に何等かのパケットを送信してしまうかもしれない。その結果、通信端末STA1による通信と通信端末STA3による通信が衝突してしまうおそれがある。
【００１４】
本発明の課題は、第１端末からの所定の制御信号(RTS/CTS-to-Self)が、第２端末を含む他端末に届くと、他端末の通信は一定期間禁止されるようにした無線通信システムにおいて、省電力モードで動作する第２端末のスリープ期間内に前記所定の制御信号が送信され、スリープ期間後に第２端末が通信を開始した場合、第１端末の通信及び第２端末の通信が衝突してしまう問題を回避することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一形態では、無線基地局から周期的にビーコン信号を受信する無線通信端末が使用される。
【００１６】
無線通信端末は、
データ信号を蓄積するバッファリング部と、
前記データ信号が送信されることを予告する予告制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記予告制御信号の送信後に前記データ信号を送信する送信部と、
を有し、省電力モードで動作している他の無線通信端末が起動している起動期間の間に、所定のビーコン信号及び前記予告制御信号が該他の無線通信端末で受信されるように、前記送信部は前記予告制御信号を前記所定のビーコン信号に合わせて送信する
ようにした無線通信端末である。
【００１７】
本は発明の一形態では、少なくとも第１及び第２の無線通信端末へビーコン信号を周期的に送信する無線基地局が使用される。
【００１８】
無線基地局は、
前記第１の無線通信端末から送信要求信号を受信する受信部と、
前記送信要求信号に応答して、前記第１の無線通信端末によるデータ信号の送信が許可されたことを示す送信許可信号を生成する許可信号生成部と、
前記送信許可信号を少なくとも前記第１及び第２の無線通信端末へ送信する送信部と、
を有し、省電力モードで動作している前記第２の無線通信端末が起動している起動期間の間に、前記送信部は、所定のビーコン信号及び前記送信許可信号を少なくとも前記第１及び第２の無線通信端末へ送信する
ようにした無線基地局である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、省電力モードで動作する通信端末に対しても適切に送信禁止期間を設定できるようになり、結果として無線LANパケットの衝突確率を削減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の一形態によれば、送信許可信号(CTS又はCTS-to-Self)又は送信要求信号(RTS)が、ビーコン信号の送信周期に合わせて遅延させられる。省電力モードで動作している通信端末であっても、通信端末は、ビーコン信号を周期的に受信するために周期的に起動しなければならない(少なくとも、その周期で起動する通信端末は多いはずである。)。CTS又はCTS-to-selfが起動期間内に受信されるようにすることで、省電力モードの通信端末であってもCTS等を受信及び分析することができ、以後一定期間、その通信端末による送信を効果的に禁止できる。これにより、アクティブモードの通信端末の通信と、省電力モードの通信端末の通信との衝突を効果的に回避できる。
【００２１】
DTIMは下りパケットの宛先情報を含んでいるので、DTIMを含むビーコン信号を受信するために周期的に起動する通信端末数は多い。従って、送信許可信号(CTS等)を遅延させる期間は、DTIMを含むビーコン信号に合わせることが好ましい。
【００２２】
DTIMを含むビーコン信号と送信許可信号は、時間多重だけでなく、適切な如何なる方法で多重されてもよい。例えば周波数多重されてもよいし、符号多重されてもよいし、それらの1つ以上の組み合わせで多重されてもよい。但し、受信側でビーコン信号と送信許可信号を簡易に信号分離する観点からは、それらを時間多重することが好ましい。例えば、ビーコン信号の時間的に直後に送信許可信号が送信されてもよい。
【００２３】
省電力モードで動作している通信端末の存否を表す情報が無線基地局APで管理され、その情報がビーコン信号に含められてもよい。しかしながら、省電力モードで動作している通信端末が存在しない場合、それらが相対的に少ない等の場合にまで、送信許可信号CTS等を一律に遅延させることは、通信の遅延を短縮する等の観点からは好ましくない。このような観点からは、省電力モードで動作している通信端末の存否等の状況判断に基づいて送信許可信号CTS等を遅延させるか否かを決めることが好ましい。送信許可信号CTSの遅延機能が無線基地局APで実行される場合、その機能をイネーブルにするか否かは無線基地局APで決定されてよい。送信許可信号(CTS-to-self)の遅延機能が通信端末STAで実行される場合、その機能をイネーブルにするか否かは、省電力モードで動作している通信端末の有無を示す情報に基づいて、通信端末STAで決定されてもよい。
【００２４】
送信要求信号RTSに応答して送信許可信号CTSが送信される場合、その送信許可信号CTSが遅延させられると、送信要求信号RTSの送信側は、送達確認の得られない期間が長くなってしまう。このような懸念に対処する観点からは、送信要求信号RTSを受信した無線基地局APが、送信要求信号RTSを正常に受信したことを示す確認信号を通信端末に送信してもよい。或いは、ビーコン信号に省電力モードで動作している通信端末の存否を表す情報が含まれていた場合、送信要求信号RTSの送信タイミング自体が次のビーコン信号の送信まで待機させられてもよい。このようにすると、上記の確認信号を省略することができる。
【００２５】
DTIMの送信周期は、セル内のトラフィックに応じて変更されてもよい。例えば、パケットのQoSや負荷等に基づいて周期が調整されてもよい。たとえば、遅延に敏感な音声パケット(VoIP)等が多い場合、DTIM間隔を短く設定することにより、本方式を適用した場合においても音声品質へ遅延の影響を小さく維持しつつ、通信の衝突を効果的に回避できる。
【００２６】
以下の観点から本発明の実施例が説明される。
【００２７】
１．第１実施例
１．１  システム概要
１．２  動作説明
１．３  端末STAの構成
２．第２実施例
２．１  システム概要
２．２  動作説明
２．３  基地局APの構成
３．第３実施例
【実施例１】
【００２８】
＜１．１  システム概要＞
図６は、無線基地局AP及び通信端末STA1-3を含む本発明の第１実施例で想定する無線通信システムを示す。第１実施例は、図４で説明した問題点を主に解決しようとする。即ち、第１実施例は、IEEE802.11bに従う通信端末とIEEE802.11gに従う通信端末とが混在している場合に、各通信端末の通信が衝突しないようにする。説明の便宜上、通信端末STA1-3は、アクティブモードで動作するならば、互いに直接通信可能な程度に接近しているものとする。通信端末STA1はIEEE802.11g方式に従う通信端末であり、アクティブモードで動作している。通信端末STA2はIEEE802.11b方式に従う通信端末であり、アクティブモードで動作している。通信端末STA3もIEEE802.11b方式に従う通信端末であるが、省電力モードで動作している。省電力モードで動作している通信端末STA3は、起動期間の動作とスリープ期間の動作(休止)を交互に行い、省電力方式はIEEE802.11方式(PS-Pollを使用する方式)でもよいし、IEEE802.11e方式(APSD方式)でもよい。説明の便宜上、省電力方式はAPSD方式であるとする。
【００２９】
＜１．２  動作説明＞
図４の説明で言及したように、省電力モード(PSM)で動作している通信端末STA3がスリープ期間で動作(休止)している間、通信端末STA3は、他の通信端末からの信号を適切に受信できない。この期間内に仮に通信端末STA1が自装置宛の送信許可信号(CTS-to-Self)−予告制御信号−を送信したとしても、通信端末STA3はそれを適切に受信できない。そこで、本発明の第1実施例では、省電力モードで動作している通信端末が起動する起動期間の間に、送信許可信号(CTS-to-Self)が送信されるように、その送信タイミングが遅延させられる。その結果、通信端末STA1の送信許可信号(CTS-to-Self)及びデータ信号は、送信タイミングが訪れるまで送信バッファ内に維持される。
【００３０】
図７は第１実施例による動作例を示す。横軸は時間軸であり、「B」はビーコン信号、「DATA」はデータ信号、「ACK」は確認応答信号、「SLEEP」は休止期間、「CTS」はCTS-to-Self、NAVは送信禁止期間をそれぞれ表す。無線基地局AP配下の無線通信端末STA1-3は周期的にビーコン信号を受信する。上述したように省電力モードで動作する通信端末は周期的に起動し、DTIMを含むビーコン信号を受信する。本実施例では、DTIMを含むビーコン信号の送信タイミングに合わせて、通信端末STA1からの送信許可信号(CTS-to-Self)が送信される。言い換えれば、DTIMを含むビーコン信号に加えて送信許可信号(CTS-to-Self)が、省電力モードで起動期間の訪れた通信端末STA3で受信される。アクティブモードの通信端末STA2は、受信した送信許可信号(CTS-to-Self)を分析し、以後STA1が送信を行うことを確認し、自端末の送信を控える。通信端末STA3も、起動状態なので、ビーコン信号だけでなく送信許可信号(CTS-to-Self)をも受信及び分析し、以後STA1が送信を行うことを確認し、自端末の送信を控えることができる。このように通信端末STA1が、送信許可信号(CTS-to-Self)を送信するタイミングを、DTIMを含むビーコン信号の送信タイミングまで遅延させることで、アクティブモードの通信端末STA2だけでなく、省電力モードの通信端末STA3の送信をも禁止できる。これにより、送信許可信号(CTS-to-Self)送信直後の通信端末STA1による通信と、スリープ期間直後の通信端末STA3による通信とが衝突してしまうおそれを効果的に回避できる。図示の例では更に、通信端末STA3のスリープ期間終了後であってビーコン信号送信前の期間に、通信端末STA3の送信したデータが衝突せずに通信可能なことも示している。
【００３１】
＜１．３  端末STAの構成＞
図８は本実施例で使用される通信端末STA1の構成例を示す。通信端末は、情報処理部801、不揮発性メモリ802、揮発性メモリ803、操作部804、無線通信部805及び表示部806を含む。
【００３２】
情報処理部801は中央演算処理ユニットCPUであり、通信端末内の各機能要素の動作を制御する。
【００３３】
不揮発性メモリ802は、通信端末で使用されるデータやプログラムを永続的に格納する。
【００３４】
揮発性メモリ803、通信端末で使用されるデータやプログラムを一時的に格納する。
【００３５】
操作部804は、テンキー、英数字等のキーボタン、タッチパネルその他の何等かの信号入力用のユーザインタフェースを提供する。
【００３６】
無線通信部805は、キャリアセンス多重アクセス(CSMA)方式で無線通信を行うための信号変換を行い、無線通信を行う。
【００３７】
表示部806は、ユーザインタフェースの一部をなし、ユーザにデータや選択肢を表示し、必要に応じて選択内容を受信する。
【００３８】
図９は本実施例における通信端末STAの機能ブロック図を示す。図９には、無線受信部901、ビーコン処理部902、11b端末存在確認部903、省電力端末存在確認部904、CTS遅延制御部905、DTIM周期算出部906、DTIMビーコン処理部907、送信許可信号生成部908、パケットキューイング部909及び無線送信部910が描かれている。図９に限ったことではないが、本明細書の文脈から明らかなように、図面は本発明を説明する観点から描かれており、実際の回路構成、配置、寸法、シーケンス等を再現するものではない。説明の簡明化を図るため、実際には存在するが描かれていない要素もある。例えば、データ信号の受信処理部等は描かれていない。
【００３９】
無線受信部901は、下り無線リンクで伝送された制御信号及びデータ信号を受信する。制御信号には、上記のビーコン信号も含まれる。
【００４０】
ビーコン処理部902は、受信信号中のビーコン信号を周期的に受信する。周期的にビーコン信号を受信することで、通信端末は無線基地局と同期をとることができる。
【００４１】
11b端末存在確認部903は、ビーコン信号を分析することで、同じセルの中にIEEE802.11b方式の通信端末が存在するか否かを確認する。図９に示される通信端末はIEEE802.11g方式の通信端末STA1であることに留意を要する。この確認は、例えばビーコン信号中の所定のビットが１であるか否かを確認することでなされてもよい。これにより、セル内にIEEE802.11g方式の通信端末とIEEE802.11b方式の通信端末が混在しているか否かを判別することができる。11b端末存在確認部903は、IEEE802.11b方式の端末の存否を確認し、その結果をCTS遅延制御部905に通知する。
【００４２】
省電力端末存在確認部904は、ビーコン信号を分析することで、省電力モードで動作している通信端末の存否を判別する。省電力端末存在確認部904の機能は本発明に必須ではないが、この機能は、送信許可信号を遅延させるべきか否かを適切に判断する等の観点から好ましい。省電力端末存在確認部904が機能する場合、ビーコン信号は、省電力モードで動作している通信端末が存在しているか否かを示す情報を含む。この場合、省電力モードに入る前に通信端末(目下の例では通信端末STA3)は、省電力モードに入ることを無線基地局APに通知する。無線基地局APは、この通知に応答して、「セル内に省電力モードで動作している端末が存在すること」を以後送信するビーコン信号に記載する。例えば、何等かの制御ビットを用意し、そのビットの値に応じて、省電力モードで動作している通信端末の存否が表現されてもよい。なお、このビットは、セル内で或る程度多くの通信端末が省電力動作モードで動作しているか否かを表現してもよい。省電力端末存在確認部904は、省電力モードで動作している通信端末の存否等を確認し、その結果をCTS遅延制御部905に通知する。
【００４３】
CTS遅延制御部905は、11b端末存在確認部903及び／又は省電力端末存在確認部904から通知された内容に応じて、制御信号をパケットキューイング部909に与える。図７を参照しながら説明されたように、第１実施例は、IEEE802.11g方式の通信端末とIEEE802.11b方式の通信端末が混在する状況であって、１つ以上の通信端末が省電力モードで動作している場合に最も実益がある。しかしながら混在する状況でない場合、厳密には混在しているがパケットの衝突が懸念されるほどの状況ではない場合、在圏セルの通信端末が総てアクティブモードで動作していた等の場合、図７の動作例のように送信許可信号(CTS-to-Self)を一律に遅延させることは、却ってシステムの遅延を延ばし、必ずしも得策でない。そこでCTS遅延制御部905は、11b端末及び省電力端末存在確認部903,904の判定結果に応じて、図７で説明したような送信許可信号(CTS-to-Self)の遅延機能をイネーブルにするか否かを決定し、決定内容に応じた制御信号が、パケットキューイング部909に与えられる。
【００４４】
DTIM周期算出部906は、無線基地局APとの取り決め(又はシステムで事前に決まっている事項)及び受信したビーコン信号に基づいて、次回DTIMが何時到来するかを算出する。なお、次回DTIMが送信される時刻の算出をせずに、DTIMを含むビーコン信号を受信した直後に、後述の送信許可信号(CTS-to-Self)が送信されるようにしてもよい。
【００４５】
DTIMビーコン処理部907は、ビーコン信号のビットマップ部を確認することで、自端末宛のパケットが無線基地局APにバッファリングされているか否か等を確認する。自端末宛のパケットがバッファリングされていた場合、制御信号(PS-Poll)又はデータ信号のパケットが適切なタイミングで送信されるように、DTIM処理部907はパケットキューイング部909に指示する。
【００４６】
送信許可信号生成部908は、自端末(STA1)宛の送信許可信号(CTS-to-Self)を作成する。この送信許可信号の後にデータ信号が送信される。
【００４７】
パケットキューイング部909は、通信端末STA1から送信される制御信号又はデータ信号を表すパケットを一時的に蓄積し、適切な送信タイミング及び／又は順序で送信されるようにパケットを無線送信910に伝送する。
【００４８】
無線送信部910は、送信すべきパケットを無線信号に変換し、無線基地局APに無線送信する。
【００４９】
アプリケーション層から到着したデータ信号はパケットキューイング部909に蓄積される。データ信号が送信されるのに先立って、送信許可信号(CTS-to-Self)が送信される。図７を参照しながら説明されたように、第１実施例では、この送信許可信号の送信タイミングが、次回のDTIMの送信タイミングに合わせて遅延させられる。省電力モードで動作している通信端末STA3は、DTIMの送信される周期では少なくとも起動している。従って通信端末STA3がDTIMを含むビーコン及び送信許可信号(CTS-to-Self)を受信するように、通信端末STA1は送信許可信号(CTS-to-Self)を送信する。通信端末STA3が、DTIMを含むビーコン信号の時間的に直後に送信許可信号(CTS-to-Self)を受信するように、送信許可信号が送信されてもよい。或いは、DTIMを含むビーコン信号と送信許可信号(CTS-to-Self)とが周波数多重及び／又は符号多重されるように、送信許可信号が送信されてもよい。いずれにせよ、DTIMを含むビーコン信号及び送信許可信号(CTS-to-Self)が、通信端末STA3で適切に受信されればよいからである。
【００５０】
なお、図示の例では、送信されるパケットは総てパケットキューイング部909に一旦保存され、送信順序及び送信タイミング等はパケットキューイング部909で調整されるように見えるかもしれないが、このことは本発明に必須ではない。通信端末STA1の具体的詳細に依存して、様々な装置構成の可能性のあることは、当業者には明らかであろう。
【実施例２】
【００５１】
＜２．１  システム概要＞
図１０は、無線基地局AP及び通信端末STA1-3を含む本発明の第２実施例で想定する無線通信システムを示す。第２実施例は、図５で説明した問題点を主に解決しようとする。即ち、第２実施例は、いわゆる隠れ端末の位置関係にある通信端末の通信が衝突しないようにする。通信端末STA1-3は同じセル内に在圏している。通信端末STA1,２は、アクティブモードで動作するならば、互いに直接通信可能な程度に接近している。しかし、通信端末STA3は、アクティブモードであっても直接通信できる程度には接近していない。通信端末STA1-3はIEEE802.11b方式でもIEEE802.11g方式でもよい。説明の便宜上、通信端末STA1,STA2はIEEE802.11b方式で動作し、通信端末STA3はIEEE802.11g方式で動作するものとする。通信端末STA1,STA2はアクティブモードで動作し、通信端末STA3は省電力モードで動作している。省電力モードで動作している通信端末STA3は、起動期間の動作とスリープ期間の動作(休止)を交互に行い、省電力方式はIEEE802.11方式(PS-Pollを使用する方式)でもよいし、IEEE802.11e方式(APSD方式)でもよい。説明の便宜上、省電力方式はAPSD方式であるとする。
【００５２】
＜２．２  動作説明＞
図１１は第２実施例による動作例を示す。無線基地局AP配下の無線通信端末STA1-3は周期的にビーコン信号を受信する。上述したように省電力モードで動作する通信端末は周期的に起動し、DTIMを含むビーコン信号を受信する。本実施例では、RTS/CTS方式による通信制御が行われる。本実施例では、DTIMを含むビーコン信号の送信タイミングに合わせて、無線基地局APからの送信許可信号CTSが送信される。この点、第１実施例と異なる。
【００５３】
通信端末STA1は、上りデータ信号の発生に応じて、送信要求信号RTSを無線基地局APに送信する。図１０を参照しながら説明されたように、通信端末STA1及びSTA2は直接通信可能な程度に接近し、通信端末STA2はアクティブモードで動作しているので、通信端末STA2は通信端末STA1の送信要求信号RTSを受信し、それを分析できる。分析の結果、通信端末STA2は、一定期間送信を控える(NAVで示される送信禁止期間を設定する)。
【００５４】
無線基地局APが、通信端末STA1から送信要求信号RTSを受信し、通信端末STA1の送信を許可する場合、送信許可信号CTSを作成する。送信要求信号CTSは、通信端末STA1に送信を許可することをセル内の通信端末に通知するための制御信号である。但し、この送信許可信号CTSは、送信要求信号RTSの受信後速やかには送信されない。この点、従来のRTS/CTS方式と異なる。
【００５５】
第１実施例で説明したように、省電力モードで動作している通信端末STA3は、DTIMの周期では起動している。第２実施例では、DTIMの周期に合わせて送信許可信号CTSが無線基地局APからセル内の通信端末STA1-3に送信される。送信許可信号CTSを受信した通信端末STA1は、自端末の送信が許可されたことを確認し、データ信号を送信する。アクティブモードの通信端末STA2は、自端末以外の通信端末が送信を開始することを確認し、一定期間、通信端末STA2からの送信を控える。通信端末STA3は、省電力モードではあるが起動期間なので、送信許可信号CTSを受信及び分析することができ、自端末以外の通信端末が送信を開始することを確認し、一定期間、通信端末STA3からの送信を控える。
【００５６】
このように無線基地局APが、送信許可信号CTSを送信するタイミングを、DTIMを含むビーコン信号の送信タイミングまで遅延させることで、アクティブモードの通信端末STA2だけでなく、省電力モードの通信端末STA3の送信をも禁止できる。これにより、送信許可信号CTS送信直後の通信端末STA1による通信と、スリープ期間直後の通信端末STA3による通信とが衝突してしまうおそれを効果的に回避できる。図示の例では更に、通信端末STA3のスリープ期間終了後であってビーコン信号送信前の期間に、通信端末STA3の送信したデータが衝突せずに通信可能なことも示している。
【００５７】
本実施例の場合、通信端末STA1の送信要求信号RTSの送信後、送信許可信号CTSが通信端末STA1で受信されるまでの間にはかなりの時間がかかるかもしれない。この場合、通信端末STA1は送信許可信号RTSが適切に受信されたことを、速やかには確認できない。その結果、通信端末STA1が送信許可信号CTSを再送し、無駄な信号処理を増やしてしまうおそれがある。このような懸念に対処するには、無線基地局APが送信許可信号RTSを受信したことに応答して、何等かの確認信号を通信端末STA1に返すことが好ましい。この確認信号は、他の通信端末に送信禁止期間の設定を引き起こすようなものではなく、単に送信許可信号RTSの送達確認であるに過ぎない信号でもよい。
【００５８】
＜２．３  無線基地局APの構成＞
図１２は本実施例で使用される無線基地局APの構成例を示す。無線基地局は、情報処理部1201、不揮発性メモリ1202、揮発性メモリ1203、操作部1204、無線通信部1205及び有線通信部1206を含む。
【００５９】
情報処理部1201は中央演算処理ユニットCPUであり、無線基地局内の各機能要素の動作を制御する。
【００６０】
不揮発性メモリ1202は、無線基地局で使用されるデータやプログラムを永続的に格納する。
【００６１】
揮発性メモリ1203、無線基地局で使用されるデータやプログラムを一時的に格納する。
【００６２】
操作部1204は、テンキー、英数字等のキーボタン、タッチパネルその他の何等かの信号入力用のユーザインタフェースを提供する。
【００６３】
無線通信部1205は、キャリアセンス多重アクセス(CSMA)方式で通信端末と無線通信を行うための信号変換を行い、無線通信を行う。
【００６４】
有線通信部1206は、有線LANに接続するための信号変換を行い、有線通信を行う。
【００６５】
図１３は本実施例における無線基地局APの機能ブロック図を示す。図１３には、無線受信部1301、受信パケット処理部1302、省電力端末存在確認部1303、CTS遅延制御部1304、RTSパケット処理部1305、CTSパケット生成部1306、RTS受信確認パケット生成部1307、ビーコン生成部1308、有線受信部1309、パケットキューイング部1310及び無線送信部1311が描かれている。
【００６６】
無線受信部1301は、通信端末からの上りパケットを受信する。
【００６７】
受信パケット処理部1302は、受信信号中の制御パケット及びデータパケットを抽出する。
【００６８】
省電力端末存在確認部1303は、省電力モードに入る前に通信端末から送信された通知信号に基づいて、その通信端末が省電力モードに入ることを記録する。図９の省電力端末存在確認部904の説明で言及されたように、ビーコン信号は、省電力モードで動作している通信端末が存在しているか否かを示す情報を含んでもよい。この場合、省電力モードに入る前に通信端末(目下の例では通信端末STA3)は、省電力モードに入ることを無線基地局APに通知する。無線基地局APは、この通知に応答して、「セル内に省電力モードで動作している端末が存在すること」を以後送信するビーコン信号に記載する。例えば、何等かの制御ビットを用意し、そのビットの値に応じて、省電力モードで動作している通信端末の存否が表現されてもよい。なお、このビットは、セル内で或る程度多くの通信端末が省電力動作モードで動作しているか否かを表現してもよい。省電力端末存在確認部1303は、省電力モードで動作している通信端末の存否をCTS遅延制御部1304に通知する。
【００６９】
CTS遅延制御部1304、セルに在圏する通信端末の動作モードに応じて、制御信号をパケットキューイング部909に与える。図１２を参照しながら説明されたように、第２実施例は、隠れ端末が省電力モードで動作している場合に最も実益がある。省電力モードで動作している通信端末が在圏していなかった場合、在圏していたとしてもパケットの衝突が懸念されるほどの状況でなかったならば、送信許可信号CTSを一律に遅延させることは、却ってシステムの遅延を延ばし、必ずしも得策でない。そこでCTS遅延制御部1304は、省電力モードで動作している通信端末の存否に応じて、図１２で説明したような送信許可信号CTSの遅延機能をイネーブルにするか否かを決定し、決定内容に応じた制御信号が、パケットキューイング部1310に与えられる。APSD方式の場合、省電力モードからアクティブモードに移行する際、何等かのデータパケット(ヌルパケットを含む)が通信端末から無線基地局APに送信される(第３図等)。CTS遅延制御部1304は、そのようなデータパケットの有無及び省電力端末存在確認部からの通知を確認することで、送信許可信号CTSの遅延機能をイネーブルにするか否かを適切に決定できる。
【００７０】
RTSパケット処理部1305は、受信信号から送信許可信号RTSを取り出し、送信元の通信端末に送信を許可するか否かを決定する。
【００７１】
CTSパケット生成部1306は送信許可信号CTSを作成し、送信許可信号は、或る通信端末によるデータ信号の送信が許可されたことを示す。
【００７２】
RTS受信確認パケット生成部1307は、送信要求信号RTSが適切に受信されたことの確認応答パケットを作成する。
【００７３】
ビーコン生成部1308はセル内の通信端末に周期的に送信するビーコン信号を生成する。何度かに１度送信されるビーコンは、DTIMを含む。同じセルの中にIEEE802.11b方式の通信端末とIEEE802.11g方式の通信端末が存在しているか否かを示す情報も、ビーコン信号に含まれてよい。更に、省電力モードで動作している通信端末の存否を示す情報も、ビーコン信号に含まれていてもよい。ビーコン信号は、パケットキューイング部1310に伝送され、所定の周期が来るまで送信を待機する。
【００７４】
有線受信部1309は、無線LANシステムで上位局等から受信した下りパケットを受信し、パケットキューイング部1310に供給する。
【００７５】
パケットキューイング部1310は、通信端末へ送信される制御信号又はデータ信号を表すパケットを一時的に蓄積し、適切な送信タイミング及び／又は順序で送信されるようにパケットを無線送信部1311に伝送する。
【００７６】
無線送信部1311は、送信すべきパケットを無線信号に変換し、通信端末に無線送信する。
【００７７】
通信端末から到着した送信要求信号RTSに応答して、その通信端末宛の送信許可信号CTSが作成され、パケットキューイング部1310に蓄積される。通信端末は、送信許可信号の受信に応答して、データ信号を送信する。図１２を参照しながら説明されたように、第２実施例では、この送信許可信号CTSの送信タイミングが、次回のDTIMの送信タイミングに合わせて遅延させられる。省電力モードで動作している通信端末STA3は、DTIMの送信される周期では少なくとも起動している。従って通信端末STA3がDTIMを含むビーコン及び送信許可信号CTSを受信するように、無線基地局APは送信許可信号CTSを送信する。通信端末STA3が、DTIMを含むビーコン信号の時間的に直後に送信許可信号CTSを受信するように、送信許可信号CTSが送信されてもよい。或いは、DTIMを含むビーコン信号と送信許可信号CTSとが周波数多重及び／又は符号多重されるように、送信許可信号が送信されてもよい。いずれにせよ、DTIMを含むビーコン信号及び送信許可信号CTSが、通信端末STA3で適切に受信されればよいからである。
【００７８】
なお、図示の例では、送信されるパケットは総てパケットキューイング部1310に一旦保存され、送信順序及び送信タイミング等はパケットキューイング部1310で調整されるように見えるかもしれないが、このことは本発明に必須ではない。無線基地局APの具体的詳細に依存して、様々な装置構成の可能性のあることは、当業者には明らかであろう。
【実施例３】
【００７９】
以下、本発明の実施例１及び／又は実施例２に関する変形例が説明される。但し、実施例１，２及び変形例の区分けは本発明に必須ではなく便宜的なものに過ぎない。ある例で説明された事項が別の例に矛盾しない限り適用されてよい。
【００８０】
（１）上述したように、ビーコン信号は、省電力モードで動作している通信端末の存否を示す情報を含んでもよい。このようなビーコン信号が、通信端末で受信されると、その通信端末は在圏セル内に省電力モードで動作している通信端末の存否を知ることができる。例えば第２実施例の通信端末STA1は、在圏セル内に省電力モードで動作している通信端末の存在を知ることができる。図１１に示されるように、通信端末STA1が上りデータの発生後速やかに送信要求信号RTSを送信したとすると、その送信要求信号RTSの送信時点は、省電力モードの通信端末はスリープ期間内にあるかもしれない。図１４に示されるように、上記第２実施例とは異なり、通信端末STA1が、送信要求信号RTSの送信タイミングをビーコン信号の送信タイミングまで遅延させてもよい。この場合、無線基地局APによるビーコン信号の送信、送信要求信号RTSの送受信及び送信許可信号CTSの送受信が、省電力モードで動作している通信端末STA3の起動期間内で行われることになる。この方法は、通信端末STA1が送信要求信号RTSを送信した後、送信許可信号CTSを受信するまでの期間が、極めて短くなる点で好ましい。この期間が長いと、上述したように、送信要求信号RTSに対する確認信号を別途用意する必要が生じる。
【００８１】
（２）上述したように、DTIMの送信される周期は、通信端末の起動期間及びスリープ期間を実質的に決定する。そして、第１実施例の送信許可信号(CTS-to-Self)、第２実施例の送信許可信号(CTS)及び上記変形例の送信要求信号(RTS)等は、DTIMの送信周期に合わせて送信される。従ってDTIMの周期が過剰に長かった場合、データ信号は必要以上に待機させられることになり、スループットを向上させる等の観点から好ましくない。逆にDTIMの周期が過剰に短かった場合、通信端末は必要以上に起動しなければならず、省電力化を図る等の観点から好ましくない。そこで、DTIMの送信周期は、通信状況に応じて適宜調整されることが好ましい。例えば、DTIMを含むビーコン信号の送信される周期は、セル内のトラフィックに応じて変更されてもよい。より具体的には、その周期は、セル内のトラフィックのサービス品質(QoS)、無線基地局APが送信許可信号CTSを送信した回数、無線基地局APが送信要求信号RTSを受信した回数、省電力モードで動作している無線通信端末数等に応じて変更されてもよい。QoSは信号の許容遅延に直結する量なので、DTIMの送信周期を許容遅延に応じて最適化する観点からは、QoSに基づくことが好ましい。
【００８２】
以上本発明は特定の実施例を参照しながら説明されてきたが、それらは単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。実施例又は項目の区分けは本発明に本質的ではなく、２以上の実施例又は項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、或る実施例又は項目に記載された事項が、別の実施例又は項目に記載された事項に(矛盾しない限り)適用されてよい。説明の便宜上、本発明の実施例に係る装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウエアで、ソフトウエアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が本発明に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】省電力方式の一例を示す図。
【図２】CTS-to-Self方式を示す図。
【図３】省電力方式の別の例を示す図。
【図４】問題点の１つを示す図。
【図５】別の問題点を示す図。
【図６】無線基地局AP及び通信端末STA1-3を含む無線通信システムを示す図。
【図７】第１実施例による動作例を示す図。
【図８】通信端末の構成を示す図。
【図９】通信端末の機能ブロック図。
【図１０】無線基地局AP及び通信端末STA1-3を含む無線通信システムを示す図。
【図１１】第２実施例による動作例を示す図。
【図１２】無線基地局の構成を示す図。
【図１３】無線基地局の機能ブロック図。
【図１４】変形例による動作例を示す図。
【符号の説明】
【００８４】
８０１  情報処理部
８０２  不揮発性メモリ
８０３  揮発性メモリ
８０４  操作部
８０５  無線通信部
８０６  表示部
９０１  無線受信部
９０２  ビーコン処理部
９０３  11b端末存在確認部
９０４  省電力端末存在確認部
９０５  CTS遅延制御部
９０６  DTIM周期算出部
９０７  DTIMビーコン処理部
９０８  送信許可信号生成部
９０９  パケットキューイング部
９１０  無線送信部
１３０１  無線受信部
１３０２  受信パケット処理部
１３０３  省電力端末存在確認部
１３０４  CTS遅延制御部
１３０５  RTSパケット処理部
１３０６  CTSパケット生成部
１３０７  RTS受信確認パケット生成部
１３０８  ビーコン生成部
１３０９  有線受信部
１３１０  パケットキューイング部
１３１１  無線送信部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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