(57)【要約】  少なくともプリアンブル部３２とペイロード部３３とを有するビーコン２１をブロードキャストするコーディネータ３と、自身の持つ基準クロック信号に基づいてそれぞれ設定されたリッスン期間を通じてビーコン２１をリッスンすることにより少なくともコーディネータ３と同期化可能な複数のデバイス２とを備え、コーディネータ３は、スーパーフレームを構成するビーコンスロットに対してビーコン２１の終端を固定し、さらにプリアンブル部３２の始端を時間Toに亘ってビーコンスロットの始端側へ延長したビーコン２１を生成し、デバイス２は、ビーコンフレームにおけるプリアンブル部３２の終了時刻を通じて検出したビーコンスロットの終端時刻を介してコーディネータ３に同期化する。
2010029593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともプリアンブル部とペイロード部とを有するビーコンフレームをブロードキャストするコーディネータと、
自身の持つ基準クロック信号に基づいてそれぞれ設定されたリッスン期間を通じて上記ビーコンフレームをリッスンすることにより少なくとも上記コーディネータと同期化可能な複数のデバイスとを備え、
上記コーディネータは、スーパーフレームを構成するビーコンスロットに対して上記ビーコンフレーム中のプリアンブル部の位置を固定し、さらに上記プリアンブル部の始端を時間Toに亘って上記ビーコンスロットの始端側へ延長した上記ビーコンフレームを生成し、
上記デバイスは、上記ビーコンフレームにおけるプリアンブル部の終了時刻を通じて検出した情報を介して上記コーディネータに同期化すること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
上記コーディネータは、上記各デバイス自身の持つ基準クロック信号に基づいてそれぞれ設定されたリッスン期間を通じて必要なプリアンブル部とペイロード部を捕捉できるように上記時間Toを延長すること
を特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
上記コーディネータは、上記時間Toを以下の（１）式に基づいて決定すること
To=min(2θTi,Ts-Td)・・・・・・・・・・・・・（１）
を特徴とする請求項１又は２記載の無線通信システム。
ここで、θ：上記コーディネータと上記個々のデバイスの単体でのクロックの精度（ppm）、
Ti：デバイスがリッスンした隣接するスーパーフレーム間の時間間隔、
Ts：ビーコンスロットの期間、
Td：上記ビーコンフレームにおけるペイロード部並びにframe delimiterの最大期間を表す。
【請求項４】
上記コーディネータは、上記スーパーフレームを複数に亘って配列させたスーパーフレームグループを形成し、上記ビーコンフレームを挿入したスーパーフレームをアクティブ状態とし、上記ビーコンフレームを非挿入のスーパーフレームをスリープ状態とすること
を特徴とする請求項１〜３のうち何れか1項記載の無線通信システム。
【請求項５】
上記スーパーフレームグループを構成する上記各スーパーフレームにはインデックス情報が付加され、
上記コーディネータは、上記インデックス情報を介して上記各スーパーフレームを制御すること
を特徴とする請求項４のうち何れか1項記載の無線通信システム。
【請求項６】
上記コーディネータと上記デバイスは、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）プロトコルに基づいて通信を行うこと
を特徴とする請求項１〜５のうち何れか1項記載の無線通信システム。
【請求項７】
上記コーディネータは、同期化したデバイスからデータ送信の要求を受け付けたとき、上記ビーコンフレームの後に続くＣＡＰ（ContentionAccess Period）のデータスロットを介してＡｃｋ信号を当該デバイスへ送信するとともに、当該デバイスに送信すべきデータに割り当てるＣＦＰ(Contention Free Period)のスロットをそのＡｃｋ信号に含めることにより通知すること
を特徴とする請求項１〜６のうち何れか1項記載の無線通信システム。
【請求項８】
少なくともプリアンブル部とペイロード部とを有するビーコンフレームをコーディネータからブロードキャストし、
自身の持つ基準クロック信号に基づいてそれぞれ設定されたリッスン期間を通じて上記ビーコンフレームをデバイスがリッスンすることにより上記コーディネータと同期化する無線通信方法において、
上記コーディネータにより、スーパーフレームを構成するビーコンスロットに対して上記ビーコンフレーム中のプリアンブル部の位置を固定し、さらに上記プリアンブル部の始端を時間Toに亘って上記ビーコンスロットの始端側へ延長した上記ビーコンフレームを生成し、
上記デバイスにより、上記ビーコンフレームにおけるプリアンブル部の終了時刻を通じて検出した情報を介して上記コーディネータに同期化すること
を特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体に装着し、又は人体内に埋め込んだ複数のデバイスとコーディネータとの間で無線通信を行う無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この人体の診断を行う場合、血圧や心電図は、患者の現時点における健康状態を判別する上で特に重要なパラメータとなる。また、アスリートがスキルやトレーニングの質を向上させるために、スポーツ中において自身の体調をデバイスを介して計測したい場合もある。【０００３】
このため、人体にデバイスを装着し、これにより計測した体内の各種情報を有線接続されたモニターへ伝送し、モニター画像を介してこれらを把握する有線通信システムが提案されている。しかしながら、この有線ケーブルは、簡単にもつれる場合があり、かかる有線ケーブルの長さにより、患者からモニターまでの距離自体に制約がかかるという問題点があった。また、アスリートにとっても、このケーブルの存在が実際にスポーツをする上で障壁となるという問題点もあった。【０００４】
このため、近年における医療やスポーツの現場では、人体内にデバイスを埋め込み(インプラントし)、人体の治療や診断を行うケースが増加している。これに伴って体内に埋設されたデバイスと基地局との間で無線通信リンクを確立して無線通信を行うシステムに関する研究も注目を浴びている。中でもリアルタイムに患者の検査データやアスリートの体内データを取得するため、通信の高速化、利用しやすさ、信頼性に焦点を当てたシステムの構築も進展しつつある。【０００５】
しかしながら、これらデバイスは、少なくともＣＰＵ(Central Processing Unit)が動作する程度の電力が必要となり、また人体に装着する上において不安定な状態でも常時動作できるようにバッテリーの容量等が決められる。【０００６】
また、デバイスを介して伝送されてきた体内情報を常時モニターを介して視認する場合、デバイスのバッテリーが早期に消耗してしまうことになる。特に、一度体内に埋設したデバイスについては、頻繁にバッテリーを交換することになれば、不経済であり、実用性にも劣ることになる。このため、人体に装着、埋設するこのデバイスについては、特に低消費電力となるように構成する必要がある。
【非特許文献１】“Standard for Part 15.4 (2006): Wireless Medium Access Control (MAC)and Physical Layer (PHY) Specifications for Low Rate Wireless Personal AreaNetworks”, ANSI/IEEE 802.15.4, 2006.
【非特許文献２】A. EI-Hoiydi, “Aloha with preamble sampling for sporadic traffic inad hoc wireless sensor networks,” IEEE Conference ICC’02, vol.5, p.3418-3423,2005.
【非特許文献３】M. Buettner, G. V. Yee, E. Anderson and R. Han, “X-MAC: a shortpreamble MAC protocol for duty-cycled wireless sensor networks,” ACM ConferenceSenSys’05, p.307-320, 2006.
【非特許文献４】W. Ye, J. Heidemann and D. Estrin, “Medium access control withcoordinated, adaptive sleeping for wireless sensor networks”, ACM/IEEETransactions on Networking, vol. 12, no. 3, p.493-506, 2004.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特にこのような無線ＰＡＮ（Wireless Personal Area Network）の標準化は、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineering）で進められている。無線ＰＡＮに代表される無線通信システムにおいて、複数の端末間における無線リソースの競合が問題視されている。この無線リソースの競合を回避するためには、媒体アクセス制御（ＭＡＣ:Medium Access Control）が必要となる。この無線ＰＡＮにおけるＭＡＣプロトコルとしては、端末がパケットを送信する前に他端末の搬送波を検出する、いわゆるキャリアセンスを実行し、キャリアを捕捉できない場合に自身のパケットを送信するＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）方式が提案されている。また、このＣＳＭＡ方式に対して、更にパケットの衝突回避の仕組みを付加したＣＳＭＡ／ＣＡ方式（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）方式も提案されている。【０００８】
このＣＳＭＡ／ＣＡ方式では、通信を開始して、通信相手の無線ノードからＡＣＫ（Acknowledge）信号の返信を受け取った場合には、通信が成功したものとみなし、ＡＣＫ信号を受け取らなかった場合には、他の無線ノードとの通信衝突が発生したものとみなして、再びバックオフ時間を設けてパケットデータを再送信するシステムである。【０００９】
特に近年において、このＣＳＭＡ／ＣＡ方式は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格やＩＥＥＥ８０２．１５．４規格に準拠する場合が多くなっている。これらの各規格で規定されたＰＨＹ層（Physical Layer）及びＭＡＣ層を用い、その上位のネットワーク層、アプリケーション層を規格化している。特にＩＥＥＥ８０２．１５．４規格では、その特徴を生かして、超低消費電力化、小型化、低コスト化を実現可能としており、上述した人体に装着した各種医療システムにおいて好適なものとなっている。【００１０】
これら各規格による無線通信では、ビーコン(beacon)を使用したいわゆるスーパーフレーム構造を用いる。このスーパーフレーム構造は、ビーコン間隔を全てのデバイスがアクセス可能なＣＡＰ（Contention Access Period）、特定のデバイスが専有してアクセス可能なＣＦＰ(Contention Free Period)等に分割される。またＣＦＰは、ＧＴＳ（Guarantytime Slot）メカニズムにより７等分されて、通信を優先的に行いたいデバイスへ割り当てることが可能となる。【００１１】
ところで、デバイスによりビーコンをリッスンする場合には、自身の持つ基準クロック信号に基づいてそれぞれ設定されたリッスン期間を通じて行う。しかしながら、基準クロック信号は、各デバイス間で互いに異なる場合があり、これに伴ってリッスン期間は図７に示すように異なるものとなる。【００１２】
この図７では、プリアンブル部６１とペイロード部６２とを有するビーコンフレーム６０をリッスンしようとする３つのデバイスＡ〜Ｃのリッスン期間を示している。デバイスＡ〜Ｃは、互いに自身の持つ基準クロック信号が異なっており、これに伴ってリッスン期間は互いに異なるものとなる。ビーコンフレームはコーディネータから各デバイスＡ〜Ｃに対して同一のタイミングで送信されてくるが、デバイスＡ〜Ｃのリッスン期間は互いに異なるものであることから、全てのデバイスがこれを必ずしも捕捉できるとは限らない。例えば、デバイスＡ〜Ｃのうち、デバイスＡ、Ｂは、ビーコンフレームの始端から終端全てをリッスンすることが可能となるが、デバイスＣは、ビーコンフレームの少なくとも始端はリッスンすることができず、ビーコンフレームの始端がどこから開始されるか識別することができない。その結果、この無線通信システムにおいては、コーディネータに対して全てのデバイスＡ〜Ｃとの間で同期をとることができないことになる。【００１３】
このため、コーディネータに対して全てのデバイスとの間で同期をとるためには、デバイスＡ〜Ｃ間において基準クロックの差異によるリッスン期間の差異は必ず存在するという前提の下で、デバイスのリッスン期間を一様に長くする処理を行っていた（例えば、非特許文献１参照。）。【００１４】
しかしながら、各デバイスＡ〜Ｃのリッスン期間を長くすることにより、確かにビーコンフレームの始端から終端までを全てのデバイスで捕捉できる確率は高まるが、リッスン期間を長くするほどデバイスにおける電力消費量は増大してしまう。デバイスは、上述したように人体に装着するか又は埋め込むタイプのものであることから、頻繁にバッテリーを交換することを極力防止する必要があるため、特にこのデバイスにおいて電力消費量を極力抑える必要があった。【００１５】
なお、非特許文献２〜４においては、かかる電力消費量を抑えることを目的として、各種アプリケーションが提案されているが、上述した問題点を本質的な解決するには至っていないのが現状であった。【００１６】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、デバイスのリッスン期間を短くすることで電力消費量を抑えつつ、全てのデバイスにおいてビーコンフレームを捕捉可能とすることで確実に同期をとることができる無線通信システム及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る無線通信システムは、上述した課題を解決するために、少なくともプリアンブル部とペイロード部とを有するビーコンフレームをブロードキャストするコーディネータと、自身の持つ基準クロック信号に基づいてそれぞれ設定されたリッスン期間を通じて上記ビーコンフレームをリッスンすることにより少なくとも上記コーディネータと同期化可能な複数のデバイスとを備え、上記コーディネータは、スーパーフレームを構成するビーコンスロットに対して上記ビーコンフレーム中のプリアンブル部の位置を固定し、さらに上記プリアンブル部の始端を時間Toに亘って上記ビーコンスロットの始端側へ延長した上記ビーコンフレームを生成し、上記デバイスは、上記ビーコンフレームにおけるプリアンブル部の終了時刻を通じて検出した情報を介して上記コーディネータに同期化することを特徴とする。【００１８】
本発明に係る無線通信方法は、上述した課題を解決するために、少なくともプリアンブル部とペイロード部とを有するビーコンフレームをコーディネータからブロードキャストし、自身の持つ基準クロック信号に基づいてそれぞれ設定されたリッスン期間を通じて上記ビーコンフレームをデバイスがリッスンすることにより上記コーディネータと同期化する無線通信方法において、上記コーディネータにより、スーパーフレームを構成するビーコンスロットに対して上記ビーコンフレーム中のプリアンブル部の位置を固定し、さらに上記プリアンブル部の始端を時間Toに亘って上記ビーコンスロットの始端側へ延長した上記ビーコンフレームを生成し、上記デバイスにより、上記ビーコンフレームにおけるプリアンブル部の終了時刻を通じて検出した情報を介して上記コーディネータに同期化することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
上述した構成からなる本発明によれば、デバイスのリッスン期間を短くすることで電力消費量を抑えつつ、全てのデバイスにおいてビーコンフレームを捕捉可能とすることで確実に同期をとることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態として、無線パーソナルエリア環境に適用される無線通信システムについて、図面を参照しながら詳細に説明をする。【００２１】
本発明を適用した無線通信システム１は、例えば図１に示すように、複数のデバイス２と、ネットワーク全体を制御するコーディネータ３とを備えている。無線通信システム１は、図１に示すようなスター型に限定されるものではなく、ツリー型やメッシュ型等いかなるネットワーク形態を適用してもよい。【００２２】
また、この無線通信システム１では、デバイス２を例えば人体５内に埋設(インプラント)し、或いは人体５に装着するものであってもよい。そして、人体５外にコーディネータ３を配設するようにしてもよい。かかる場合において、デバイス２は、人体５内を撮像し、あるいは体内の各種情報をセンシングし、取得したデータを体外のコーディネータ３へと送信する。コーディネータ３は、かかるデータを受信し、必要に応じてこれらデータをモニター６上に表示し、これを解析することにより、人体の異常を検知することになる。また、このコーディネータ３は、公衆通信網７へ有線又は無線を介して接続されている。【００２３】
また、この無線通信システム１では、コーディネータ３とデバイス２との間で、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）プロトコルに基づいて通信を行うことを前提としている。【００２４】
デバイス２は、少なくともＣＰＵ(Central Processing Unit)を含むあらゆる電子機器を想定するものである。特にアプリケーション上、人体５内に埋設し、或いは装着することを前提とするものであれば、ＣＰＵを含む超小型のチップで構成されていてもよい。また、デバイス２を人体に装着等行い、体内の各種データを取得する以外の用途に使用する場合には、例えば、ノート型のパーソナルコンピュータ（ノートＰＣ）や、携帯電話等を初めとした各種携帯情報端末等で構成してもよい。このデバイス２は、少なくともコーディネータ３との間で無線通信を行うことができ、更にはコーディネータ３を介して他のデバイス２との間で無線パケット通信を行うことができる。【００２５】
コーディネータ３は、ＣＰＵによる制御の下で動作する端末装置、又は携帯情報端末で構成される。このコーディネータ３は、デバイス２から送信されてくるデータを自身の管理するデータスロットに割り当てる。またコーディネータ３は、複数のデバイス２について、それぞれインデックス情報や番号等で管理する。【００２６】
本発明を適用した無線通信システム１は、例えば図２に示すように、ビーコン２１を使用したいわゆるスーパーフレーム構造を用いる。スーパーフレームの最小周期は１５．３６ｍｓであり、ビーコン２１の後にＣＡＰ（Contention Access Period）２２と、ＣＦＰ(Contention Free Period)２３が続く。このフレーム構造において、衝突通信期間と呼ばれるＣＡＰ（Contention Access Period）２２に対して最小２４０バイトの区間を保つ必要がある。さらに、２つのビーコン２１間の時間は、スーパーフレームの周期に関係なく、所定数のスロットに分けられる。なお、このＣＦＰ２３の後には、必要に応じて全てのデバイス２がアクセス禁止となる図示しないInactive期間等が挿入されていてもよい。【００２７】
ビーコン２１は、ビーコンスロット３１内に挿入されるフレームデータである。またＣＡＰ２２、ＣＦＰ２３は、それぞれ実データが挿入されるデータフレーム４１と、Ａｃｋフレーム４２に大別される。【００２８】
また、このスーパーフレーム構造では、スーパーフレーム２６を複数に亘って配列させたスーパーフレームグループ２７を形成している。そして、ビーコン２１を挿入したスーパーフレームをアクティブ状態とし、ビーコン２１非挿入のスーパーフレームをスリープ状態としている。即ち、このスーパーフレーム構造では、多くのデバイス２からのアクセス量、アクセス頻度が高くなり、大量のデータをスロットに割り当てる必要がある場合には、このスーパーフレームグループ２７を構成するスーパーフレーム２６の多くに対してビーコン２１を挿入することでアクティブ状態とし、データをこれらに割り当てることが可能となる。これに対して、デバイス２からのアクセス量、アクセス頻度が低く、大量のデータをスロットに割り当てる必要がない場合には、このスーパーフレームグループ２７のうち、割り当てのために最小限必要なスーパーフレーム２６に対してビーコン２１を挿入することでアクティブ状態とし、残りに関してはビーコン２１を非挿入にすることによりスリープ状態とする。即ち、スリープ状態にあるスーパーフレーム２６の割合を多くすることにより、コーディネータ３の消費電力を低減させることが可能となる。【００２９】
このように、本発明を適用した無線通信システム１では、データの伝送量が少ない場合において、スリープ状態とするスーパーフレーム２６の割合を増加させることが可能となり、電力の節減が可能となり、またデータの伝送量が多い場合のみアクティブ状態のスーパーフレーム２６を増やすことでこれに対応することが可能となる。【００３０】
ちなみに、このスーパーフレームグループを構成する各スーパーフレーム２６にはインデックス情報を付加するようにしてもよい。かかる場合において、コーディネータ３は、そのインデックス情報を介して各スーパーフレーム２６を制御し、またインデックス情報を介してビーコン２１の挿入又は非挿入を初めとした各種制御を行うようにしてもよい。【００３１】
次に、本発明を適用した無線通信システム１において、コーディネータ３から発せられるビーコン２１と、これを実際にリッスン（捕捉）しようとするデバイス２のリッスン期間の関係について説明をする。【００３２】
図３は、ビーコンスロット３１の拡大構成を示している。ビーコン２１のフレーム構成は、プリアンブル部３２と、実データが書き込まれるペイロード部３３とを有している。また、このプリアンブル部３２とペイロード部３３の間には、frame delimiter３４が挿入されている。【００３３】
実際に、このデバイス２が、コーディネータ３に同期化するためには、ビーコンスロット３１における始端の時刻、又は終端の時刻を識別する必要がある。従来においては、ビーコンスロット３１における始端の時刻を識別するために、図３(a)に示すようにビーコン２１の始端を、ビーコンスロット３１の始端に合わせた構成としている。以下、この方法をＢ−Ｂ法という。このようなＢ−Ｂ法では、ビーコン２１における始端について、デバイス２により確実にリッスンするべく、リッスン期間ｔ１１の始端をビーコンスロット３１の始端よりも前に設定することになる。上述したようにリッスン期間はデバイス２毎に異なる場合が多いことから、ビーコン２１の始端から確実にリッスンするためには、早期にリッスンの開始をすることにより、リッスン期間ｔ１１を拡張する。しかしながら、このＢ−Ｂ法では、上述したようなデバイス２のリッスン期間の増大による、デバイス２の消費電力の増大を免れることができない。【００３４】
このため、本発明では、ビーコン２１の始端を、ビーコンスロット３１の始端に合わせるのではなく、図３(b)に示すように、ビーコン２１の終端をビーコンスロット３１に対して固定する。このビーコン２１における終端の固定位置は、任意の位置であってもよく、またビーコンスロット３１の終端に合わせてもよい。即ち、スーパーフレーム２６を構成するビーコンスロット３１に対してビーコン２１中のプリアンブル部３２の位置を固定するものであればよい。以下、この方法をＢ−Ｅ法という。その上でこのビーコン２１におけるプリアンブル部３２の始端を時間Toに亘ってビーコンスロット３１の始端側へ延長する。これに対して、デバイス２におけるリッスン期間ｔ１２は、特段延長することなく短く設定する。その結果、図３(b)に示すようにプリアンブル部３２が拡張された構成となる。【００３５】
このＢ−Ｅ法において、デバイス２は、ビーコン２１におけるプリアンブル部３２の終了時刻を検出する。これによりデバイス３２は、コーディネータ３により設定される基準クロックに関する情報を取得することが可能となる。このプリアンブル部３２の終了時刻は換言すれば、frame delimiter３４の開始時刻であるが、これを取得するようにしてもよい。【００３６】
デバイス２は、プリアンブル部３２における終了時刻に関する情報を介してコーディネータ３に同期化する。デバイス２側において、プリアンブル部３２における終了時刻（frame delimiter３４の開始時刻）を知ることができれば、ペイロード部３３に記述される、フレームの長さ（frame length）等の情報を用いることにより、コーディネータ３に同期化することが可能となるためである。特に本発明によれば、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）プロトコルに基づいて通信を行うことを前提としているため、このようにビーコンスロット３１の位置を正確に把握できたときに、各デバイス２は、自身に割り当てられるデータスロットを正確に利用することができる。このため、ＴＤＭＡを適用する際において、本発明は特に有利な効果を発揮するものといえる。【００３７】
このようなデバイス２とコーディネータ３間の同期を実現するためには、リッスン期間ｔ１２にプリアンブル部３２の終端が重複していればよく、これによりプリアンブル部３２における終了時刻を読み取ることが可能となる。【００３８】
しかも本発明においては、プリアンブル部３２の始端を時間Toに亘ってビーコンスロット３１の始端側へ延長しているため、リッスン期間ｔ１２を短くしても、プリアンブル部３２の終端と高い確率で時間的に重複させることが可能となり、プリアンブル部３２における終了時刻を読み取ることが可能となる。このため、全てのデバイス２においてリッスン期間ｔ１２を短く設定することが可能となり、デバイス２自身における消費電力を低減させることが可能となる。その結果、本発明を適用した無線通信システム１においては、デバイス２を人体に装着するか又は埋め込むタイプのものであっても、頻繁にバッテリーを交換する必要性も無くなる。【００３９】
ちなみに、本発明においては、時間Toを以下の（１）式に基づいて決定するようにしてもよい。
To=min(2θTi,Ts-Td)・・・・・・・・・・・・・（１）
ここで、θ：コーディネータ３と上記個々のデバイス２それぞれのクロックの精度（ppm）、
Ti：デバイス２がリッスンした隣接するスーパーフレーム２６間の時間間隔、
Ts：ビーコンスロット３１の期間、
Td：ビーコン２１のフレームにおけるペイロード部３３並びにframe delimiter３４の最大期間を表す。【００４０】
即ち、この式（１）では、2θTi、Ts- Td のうち、小さいほうをToとして設定するものである。2θTiの意味するところは、Tiは同期をとっていない期間であり、θは時計の精度であることから、θTiは時間のズレを表している。デバイス２とコーディネータ３の双方の時計の精度を計上する必要があるため、あえて２を乗じている。また、このTs-Tdの意味するところは、ビーコンスロット３１の期間Tsから、ペイロード部３３並びにframe delimiter３４の最大期間を引いた時間を表しており、ビーコンスロット３１の始端からプリアンブル部３２の終端までの期間に相当する。設定すべきToがTs-Tdを超えると、延長したプリアンブル部３２の始端がビーコンスロット３１の始端を超えてしまうため、このTs-TdをToの最大値として規定したものである。【００４１】
設定すべきToは、上記式（１）に基づいて設定される場合に限定されるものではなく、例えばコーディネータ３は、各デバイス２自身の持つ基準クロック信号に基づいてそれぞれ設定されたリッスン期間を通じて必要なプリアンブル部３２とペイロード部３３を捕捉できるように上記時間Toを延長するものであればよい。【００４２】
次に、本発明を適用した無線通信システム１における動作について説明をする。図４は、デバイス２からコーディネータ３へデータを送信する手順を示すフローチャートである。先ずステップＳ１１において、コーディネータ３は、ビーコン２１を上述したタイミングでブロードキャストする。デバイス２は、このビーコン２１について少なくともプリアンブル部３２の終了時刻についてリッスン期間を通じてリッスンした後、ステップＳ１２において、かかる取得した終了時刻に基づいてデバイス２とコーディネータ３との間で同期をとる。【００４３】
次に、ステップＳ１３へ移行し、デバイス２からコーディネータ３へデータを送る。コーディネータ３は、デバイス２から送られてきたデータをＣＡＰ２２又はＣＦＰ２３に割り当てて挿入する。次にステップＳ１４へ移行し、コーディネータ３はデバイス２に対してＡｃｋを送信する。このＡｃｋには、データを実際に割り当てたＣＡＰ２２又はＣＦＰ２３のデータスロットに関する情報を含める。その結果、Ａｃｋを受信したデバイス２は、自身が送信したデータがＣＡＰ２２又はＣＦＰ２３のいかなるデータスロットに割り当てられたかを識別することが可能となる。【００４４】
また、図５は、コーディネータ３からデバイス２へデータを送信する手順を示すフローチャートである。先ずステップＳ２１において、コーディネータ３は、ビーコン２１を上述したタイミングでブロードキャストする。デバイス２は、このビーコン２１について少なくともプリアンブル部３２の終了時刻についてリッスン期間を通じてリッスンした後、ステップＳ１２において、かかる取得した終了時刻に基づいてデバイス２とコーディネータ３との間で同期をとる。【００４５】
次に、ステップＳ２３へ移行し、デバイス２からコーディネータ３へデータの送信要求を送る。ステップＳ２４において、コーディネータ３は、デバイス２から今後送信されてくるデータに対して、ＣＦＰ２３におけるデータスロットを割り当てる。次にコーディネータ３は、ステップＳ２５において、ＣＡＰ２２のデータスロットを介してＡｃｋ信号を、上記データ送信要求を送ってきたデバイス２へと送信する。このとき、ステップＳ２４において割り当てたＣＦＰ２３におけるデータスロットもＡｃｋ信号に含めることにより、これをデバイス２へ通知する。その結果、Ａｃｋを受信したデバイス２は、コーディネータ３から今後送信されるデータがＣＦＰ２３のいかなるデータスロットに割り当てられたかを識別することが可能となる。【００４６】
次にステップＳ２６へ移行し、コーディネータ３からデバイス２へデータを送信する。デバイス２は、予めコーディネータ３からＡｃｋ信号を通じて、その送信されるデータに割り当てられたＣＦＰ２３のデータスロットを認識しているため、データが現在のスロットから伝送されるため、送信開始時間が短縮され、更にＣＦＰ２３を介して送られるため、データの衝突を防止することができるという効果がある。【００４７】
最後にステップＳ２７において、デバイス２からコーディネータ３へＡｃｋ信号を送信する。このＡｃｋ信号は、データの受信が完了した旨をコーディネータ３へ通知するためのものである。【００４８】
図６は、ビーコン２１のリッスンにおけるデバイス２の規格化消費電力とデバイス２におけるスリープ時間との関係を示している。Ｂ−Ｂ法では、スリープ時間が増大するにつれて規格化消費電力が増大するのに対して、本発明を適用したＢ−Ｅ法では、スリープ時間の増大に対して殆ど規格化消費電力は変らない。ちなみに、このスリープ機能は、デバイス２において付加されている一つのファンクションであり、スリープ時間は、デバイス２が実際にスリープしている時間を表している。
【実施例１】
【００４９】
以下、本発明を適用した無線通信システム１の実施例について説明をする。【００５０】
表１は、無線通信システム１における各種パラメータの例を示している。【００５１】
【表１】
2010029593.tif 000003
【００５２】
また、表２は、ビーコンフレームの構成例を示している。【００５３】
【表２】
2010029593.tif 000004
【００５４】
また、表３は、データフレームの構成例を示している。【００５５】
【表３】
2010029593.tif 000005
【００５６】
表４は、Ａｃｋフレームの構成例を示している。【００５７】
【表４】
2010029593.tif 000006
【００５８】
表５は、ＭＡＣコマンドフレームにおける構成例を示している。【００５９】
【表５】
2010029593.tif 000007
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明を適用した無線通信システムの構成例を示す図である。
【図２】スーパーフレーム構造について説明するための図である。
【図３】ビーコンスロットの拡大構成例を示す図である。
【図４】デバイスからコーディネータへデータを送信する手順を示すフローチャートである。
【図５】コーディネータからデバイスへデータを送信する手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明を適用した無線通信システムの効果について説明するための図である。
【図７】従来技術の問題点について説明するための図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  無線通信システム
２  デバイス
３  コーディネータ
５  人体
６  モニター
７  公衆通信網
２１  ビーコン
２２  ＣＡＰ
２３  ＣＦＰ
２６  スーパーフレーム
２７  スーパーフレームグループ
３１  ビーコンスロット
３２  プリアンブル部
３３  ペイロード部
３４  frame delimiter
４１  データフレーム
４２  Ａｃｋフレーム
【図１】
2010029593.tif 000008
【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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【国際調査報告】
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