(57)【要約】【課題】小容量バッテリを備えた無線通信装置について、バッテリ持続時間の最大化、又は、一定サイズのデータの送信完了時間の最小化を考慮して、データを送信する無線通信装置、プログラム及びデータ送信方法を提供する。【解決手段】データの送信は、データ送信期間Ｔn及び休止期間Ｔrからなる間欠送信期間（Ｔn＋Ｔr）の連続からなる。無線通信装置は、データ送信期間Ｔnにおけるバッテリの消費電流ｉを累積し、累積消費電流Σｉを計測する累積消費電流計測手段と、予め決定された間欠送信期間内の平均電流ｘと、累積消費電流Σｉと、データ送信期間Ｔnとに基づいて、休止期間Ｔrを算出する休止期間算出手段と、データ送信期間Ｔn及び休止期間Ｔrに基づいて、送信バッファからデータを取り出すように制御するデータ送信制御手段とを有する。【選択図】図１
2008199234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと、送信すべきデータを一時的に蓄積した送信バッファとを有する無線通信装置において、
データの送信は、データ送信期間Ｔn及び休止期間Ｔrからなる間欠送信期間（Ｔn＋Ｔr）の連続からなり、
データ送信期間Ｔnにおける前記バッテリの消費電流ｉを累積し、累積消費電流Σｉを計測する累積消費電流計測手段と、
予め決定された前記間欠送信期間内の平均電流ｘと、前記累積消費電流Σｉと、前記データ送信期間Ｔnとに基づいて、前記休止期間Ｔrを算出する休止期間算出手段と、
前記データ送信期間Ｔn及び前記休止期間Ｔrに基づいて、前記送信バッファからデータを取り出すように制御するデータ送信制御手段と
を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記休止期間算出手段は、
Ｔr＝（Σｉ／ｘ）−Ｔｎ
によって前記休止期間を算出することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記休止期間算出手段は、サイズＳのデータの送信完了時間を最小化する場合、前記間欠送信期間内の平均電流ｘを、
ｘ＝（Ｃ−Ｉ・Ｋ）／（β・Ｃ）
Ｋ：サイズＳのデータの総送信時間[h]
（Ｋ＝Ｓ／データ伝送速度）
β：バッテリの特性から決定される定数
Ｉ：Ｔn内の平均電流[A]
Ｃ：バッテリの公称容量[Ah]
によって算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記データのサイズＳに対応付けて前記間欠送信期間内の平均電流ｘを予め蓄積したルックアップテーブルを更に有し、
前記休止期間算出手段は、前記ルックアップテーブルを参照して、前記データのサイズＳに基づく前記間欠送信期間内の平均電流ｘを導出することを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記休止期間算出手段は、所定の送信完了時間Ｄ内に送信するデータ量を最大化する場合、前記間欠送信期間内の平均電流ｘを、
ｘ＝Ｃ／（β・Ｃ＋Ｄ）
Ｄ：サイズＳのデータの送信完了時間[h]
β：バッテリの特性から決定される定数
Ｃ：バッテリの公称容量[Ah]
によって算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記サイズＳの送信完了時間Ｄに対応付けて前記間欠送信期間内の平均電流ｘを予め蓄積したルックアップテーブルを更に有し、
前記休止期間算出手段は、前記ルックアップテーブルを参照して、前記サイズＳの送信完了時間Ｄに基づく前記間欠送信期間内の平均電流ｘを導出することを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
【請求項７】
パワーアンプに接続された電源レギュレータを制御することができる電圧制御手段を更に有しており、
前記電圧制御手段は、前記データ送信制御手段のデータ時間間隔と、前記電源レギュレータの電圧制御間隔とを同期させて、データを送信していないデータ時間間隔は、前記パワーアンプにおける消費電流を下げるように前記電源レギュレータを動作させる
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項８】
バッテリと、送信すべきフレームを一時的に蓄積した送信バッファとを有する無線通信装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
データの送信は、データ送信期間Ｔn及び休止期間Ｔrからなる間欠送信期間（Ｔn＋Ｔr）の連続からなり、
データ送信期間Ｔnにおける前記バッテリの消費電流ｉを累積し、累積消費電流Σｉを計測する累積消費電流計測手段と、
予め決定された前記間欠送信期間内の平均電流ｘと、前記累積消費電流Σｉと、前記データ送信期間Ｔnとに基づいて、前記休止期間Ｔrを算出する休止期間算出手段と、
前記データ送信期間Ｔn及び前記休止期間Ｔrに基づいて、前記送信バッファからデータを取り出すように制御するデータ送信制御手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項９】
バッテリと、送信すべきフレームを一時的に蓄積した送信バッファとを有する無線通信装置におけるデータ送信方法において、
データの送信は、データ送信期間Ｔn及び休止期間Ｔrからなる間欠送信期間（Ｔn＋Ｔr）の連続からなり、
データ送信期間Ｔnにおける前記バッテリの消費電流ｉを累積し、累積消費電流Σｉを計測する第１のステップと、
予め決定された前記間欠送信期間内の平均電流ｘと、前記累積消費電流Σｉと、前記データ送信期間Ｔnとに基づいて、前記休止期間Ｔrを算出する第２のステップと、
前記データ送信期間Ｔn及び前記休止期間Ｔrに基づいて、前記送信バッファからデータを取り出すように制御する第３のステップと
を有することを特徴とするデータ送信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリを備えた無線通信装置、プログラム及びデータ送信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動可能な無線通信端末について、バッテリの駆動時間をできるだけ延長させることは重要である。そのための省電力化は、従来、物理レイヤにおける送信電力を制御することによってなされていた。
【０００３】
無線通信機能における送信電力を一定とした場合、バッテリ電圧が低下した際に、パワーアンプに流れる電流量が増加し、バッテリ電圧が更に低下するという問題が生じていた。これを解決するために、バッテリ電圧に基づいて送信電力を制御する技術がある（例えば特許文献１参照）。この技術は、バッテリ電圧が低下すると共に、送信電力も低下させるように制御する。これにより、パワーアンプに流れる電流量を低減させて、バッテリの駆動時間を延長させることができる。
【０００４】
従来技術によれば、バッテリは使用電力に比例して消費される、として検討されていた。即ち、物理レイヤにおける送信電力の制御にすぎなかった。しかしながら、電力効率とバッテリ効率とは、相関は高いものの、必ずしも一致するものではない。
【０００５】
これに対し、消費電力を低減するためのデータ送信方法との観点から、非特許文献１及び２がある。また、転送完了時間に制約がある場合のデータ転送方法については、非特許文献３がある。
【０００６】
また、近年のユビキタス環境の発展に伴って、非リアルタイム通信であるＭ２Ｍ(Machine To Machine)通信が注目されてきている。特に、各種センサ又は通信モジュールを搭載した小型通信端末（例えばデータ通信専用カード型端末）における通信需要が飛躍的に増大してきている。このような端末は、大きさの制約によって、小容量のバッテリしか搭載できない。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−０６９７８７号公報
【非特許文献１】Ye Li, Chakrabarti, C, "Packettransmission policies for battery operated communication systems," Proc.IEEE SIPS 2004, pp.71-76, Oct. 2004.
【非特許文献２】E. Uysal-Biyikoglu, B. Prabhakar, and A. ElGamal, “Energy-efficient Packet Transmission over a Wireless Link,”IEEE/ACMTrans. Networking, vol. 10, pp. 487-499, Aug. 2002.
【非特許文献３】小西 聡、王 暁秋、北原 武、中村 元、「許容遅延時間を考慮した無線フレーム伝送方式の提案」、２００６年電子情報通信学会総合大会、Ｂ−５−１６８
【非特許文献４】北原 武、中村 元、「小容量バッテリ搭載端末のための通信トラヒック制御方式の提案」、信学技報 ＩＮ２００６-１２８、２００６年１２月
【非特許文献５】M. Pedram,and Q. Wu, "Design considerations for battery-powered electronics,"36th ACM/IEEE DAC, June 1999.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
小型通信端末に搭載された小容量バッテリは、データ送信時に、その容量に対して大きな電流が発生する。即ち、バッテリ消費の主な要因は、特にデータ送信によるものである。従って、小容量バッテリは、その放電方法、即ちデータ送信方法によって、バッテリ持続時間が大きく変化する。
【０００９】
そこで、本発明は、小容量バッテリを備えた無線通信装置について、一定サイズのデータにおける送信完了時間の最小化、又は、一定送信完了時間におけるデータ量の最大化を考慮して、データを送信する無線通信装置、プログラム及びデータ送信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、バッテリと、送信すべきデータを一時的に蓄積した送信バッファとを有する無線通信装置において、
データの送信は、データ送信期間Ｔn及び休止期間Ｔrからなる間欠送信期間（Ｔn＋Ｔr）の連続からなり、
データ送信期間Ｔnにおけるバッテリの消費電流ｉを累積し、累積消費電流Σｉを計測する累積消費電流計測手段と、
予め決定された間欠送信期間内の平均電流ｘと、累積消費電流Σｉと、データ送信期間Ｔnとに基づいて、休止期間Ｔrを算出する休止期間算出手段と、
データ送信期間Ｔn及び休止期間Ｔrに基づいて、送信バッファからデータを取り出すように制御するデータ送信制御手段と
を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の無線通信装置における他の実施形態によれば、
休止期間算出手段は、Ｔr＝（Σｉ／ｘ）−Ｔｎによって休止期間を算出することも好ましい。
【００１２】
本発明の無線通信装置における他の実施形態によれば、
休止期間算出手段は、サイズＳのデータの送信完了時間を最小化する場合、間欠送信期間内の平均電流ｘを、
ｘ＝（Ｃ−Ｉ・Ｋ）／（β・Ｃ）
Ｋ：サイズＳのデータの総送信時間[h]
（Ｋ＝Ｓ／データ伝送速度）
β：バッテリの特性から決定される定数
Ｉ：Ｔn内の平均電流[A]
Ｃ：バッテリの公称容量[Ah]
によって算出することも好ましい。
【００１３】
本発明の無線通信装置における他の実施形態によれば、
データのサイズＳに対応付けて間欠送信期間内の平均電流ｘを予め蓄積したルックアップテーブルを更に有し、
休止期間算出手段は、ルックアップテーブルを参照して、データのサイズＳに基づく間欠送信期間内の平均電流ｘを導出することも好ましい。
【００１４】
本発明の無線通信装置における他の実施形態によれば、
休止期間算出手段は、所定の送信完了時間Ｄ内に送信するデータ量を最大化する場合、間欠送信期間内の平均電流ｘを、
ｘ＝Ｃ／（β・Ｃ＋Ｄ）
Ｄ：サイズＳのデータの送信完了時間[h]
β：バッテリの特性から決定される定数
Ｃ：バッテリの公称容量[Ah]
によって算出することも好ましい。
【００１５】
本発明の無線通信装置における他の実施形態によれば、
サイズＳの送信完了時間Ｄに対応付けて間欠送信期間内の平均電流ｘを予め蓄積したルックアップテーブルを更に有し、
休止期間算出手段は、ルックアップテーブルを参照して、サイズＳの送信完了時間Ｄに基づく間欠送信期間内の平均電流ｘを導出することも好ましい。
【００１６】
本発明の無線通信装置における他の実施形態によれば、
パワーアンプに接続された電源レギュレータを制御することができる電圧制御手段を更に有しており、
電圧制御手段は、データ送信制御手段のデータ時間間隔と、電源レギュレータの電圧制御間隔とを同期させて、データを送信していないデータ時間間隔は、パワーアンプにおける消費電流を下げるように電源レギュレータを動作させる
ことも好ましい。
【００１７】
本発明によれば、バッテリと、送信すべきフレームを一時的に蓄積した送信バッファとを有する無線通信装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
データの送信は、データ送信期間Ｔn及び休止期間Ｔrからなる間欠送信期間（Ｔn＋Ｔr）の連続からなり、
データ送信期間Ｔnにおけるバッテリの消費電流ｉを累積し、累積消費電流Σｉを計測する累積消費電流計測手段と、
予め決定された間欠送信期間内の平均電流ｘと、累積消費電流Σｉと、データ送信期間Ｔnとに基づいて、休止期間Ｔrを算出する休止期間算出手段と、
データ送信期間Ｔn及び休止期間Ｔrに基づいて、送信バッファからデータを取り出すように制御するデータ送信制御手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、バッテリと、送信すべきフレームを一時的に蓄積した送信バッファとを有する無線通信装置におけるデータ送信方法において、
データの送信は、データ送信期間Ｔn及び休止期間Ｔrからなる間欠送信期間（Ｔn＋Ｔr）の連続からなり、
データ送信期間Ｔnにおけるバッテリの消費電流ｉを累積し、累積消費電流Σｉを計測する第１のステップと、
予め決定された間欠送信期間内の平均電流ｘと、累積消費電流Σｉと、データ送信期間Ｔnとに基づいて、休止期間Ｔrを算出する第２のステップと、
データ送信期間Ｔn及び休止期間Ｔrに基づいて、送信バッファからデータを取り出すように制御する第３のステップと
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の無線通信装置、プログラム及びデータ送信方法によれば、データの送信に、最適に制御された休止期間Ｔrを設けることにより、一定サイズのデータにおける送信完了時間の最小化、又は、一定送信完了時間におけるデータ量の最大化を考慮して、データを送信することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下では、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００２１】
本発明におけるデータ送信方法には、２つの実施形態がある。第１の実施形態は、サイズＳのデータの送信完了時間を最小化する。第２の実施形態は、所定の送信完了時間内に送信可能なデータのサイズを最大化する。
【００２２】
図１は、時間経過に伴う消費電流を表すグラフである。
【００２３】
従来技術によれば、データがバースト的に送信されているのに対し、本発明によれば、データの送信は、データ送信期間Ｔn及び休止期間Ｔrからなる間欠送信期間（Ｔn＋Ｔr）の連続からなる。この休止期間Ｔrを調整することによって、間欠送信期間内における平均電流を制御する。休止期間Ｔrを長くすれば、平均電流が低下するためにバッテリの持続時間は向上するが、同時に伝送レートを低下させることになる。本発明によれば、休止期間Ｔrをどの程度設ければ良いかという具体的な指針を得ることもできる。
【００２４】
本発明の説明を容易にするために、以下のように定義する。
n：パルスのインデックス
（パルスとは、１つの間欠送信期間（Ｔn＋Ｔｒ）を表す）
Ｔn：１つのパルスにおけるデータ送信期間[h]
（ｔstart：データ送信開始時刻、ｔend：データ送信終了時刻）
Ｔr：１つのパルスにおける休止期間[h]
（Ｔth：放電容量の低下なく連続放電可能な最大時間[h]）
Ｉn：データ送信期間Ｔn内の平均電流[A]
（ｉ：バッテリから放電されている瞬時電流）
ｘn：１つのパルス（Ｔn＋Ｔｒ）内の平均電流[A]
Ｌ(ｘ)：平均電流ｘの場合のバッテリ持続時間[h]
（終止電圧に達するまでの時間）
【００２５】
［第１の実施形態］
第１の実施形態によれば、データの送信完了時間Ｄ(ｘ)を最小化する平均電流ｘ（休止期間Ｔr）を算出する。第１の実施形態について、前述の定義以外に、更に以下のように定義する。
Ｓ：送信データサイズ[byte]
（ｓ：１ブロックのサイズ[byte]）
Ｋ：サイズＳのデータの総送信時間[h]
（Ｋ＝Ｓ／データ伝送速度）
Ｄ(ｘ)：平均電流ｘの場合におけるサイズＳのデータの送信完了時間[h]
【００２６】
（仮定条件１）全てのパルスnについて、データ送信期間Ｔnは、放電容量の低下なく連続放電可能な最大時間Ｔth以下となるようにする。
Ｔn≦Ｔth
具体的には、非特許文献４で使用された１２０mAhのリチウムイオンバッテリによれば、Ｔth＝１０秒程度である。
【００２７】
（仮定条件２）また、全てのパルスnについて、データ送信期間Ｔn内の平均電流Ｉn[A]と、間欠送信期間（Ｔn＋Ｔｒ）内の平均電流ｘn[A]とは、一定であるとする。
Ｉn＝Ｉ
ｘn＝ｘ
【００２８】
（仮定条件３）更に、連続的にデータを送信し、休止期間Ｔrを設定しない場合（Ｔr＝０）、即ちＩnとｘnとが等しい場合（ｘn＝Ｉn）、バッテリ持続時間Ｌ(ｘ)の間に、サイズＳのデータ送信が完了しない。
Ｌ（Ｉ）＜Ｄ（Ｉ）
【００２９】
（仮定条件４）更に、全てのパルスにおけるデータ送信期間の和は、休止期間Ｔrに依存することなく、サイズＳのデータの総送信時間と一致するとする。
ΣnＴn＝Ｋ
【００３０】
前述の仮定条件１〜４に基づいて、平均電流ｘの場合におけるサイズＳのデータの送信完了時間Ｄ(ｘ)は、以下のように表される。
Ｄ(ｘ)＝Σn(Ｔn＋Ｔr)
＝ΣnＴn・Ｉ／ｘ
＝Ｉ／ｘ・Ｋ                                                式（１）
Ｔn内の平均電流Ｉと、サイズＳのデータの総送信時間Ｋとは、非負である。従って、データの送信完了時間Ｄ(ｘ)は、平均電流ｘに対して単調減少する。
【００３１】
また、平均電流ｘの場合のバッテリ持続時間Ｌ(ｘ)[h]は、例えば、以下の式によって算出される（例えば非特許文献５参照）。
Ｌ(ｘ)＝Ｃ・（１−βｘ）／ｘ                                      式（２）
β：バッテリの特性から決定される定数
Ｃ：バッテリの公称容量 [Ah]
例えば、１２０mAhのリチウムイオンバッテリを用いた実験データ（非特許文献４参照）によれば、β＝０．６０７とすることによって、精度良く整合させることができる。
【００３２】
バッテリの持続時間内にデータ送信を完了させる必要があることを表す制約条件は、以下のように表される。
Ｌ(ｘ)≧Ｄ(ｘ)  （０＜ｘ≦Ｉ）                                    式（３）
データの送信完了時間Ｄ(ｘ)は、単調減少関数である。従って、式の制約を満たす最大値のときに最小となる。
【００３３】
式（３）をｘに対する制約条件とすると、式（１）及び式（２）に基づいて、以下のように表される。
Ｌ(ｘ)            ≧  Ｄ(ｘ)  （０＜ｘ≦Ｉ）
Ｃ・（１−βｘ）／ｘ  ≧  Ｉ／ｘ・Ｋ
１−βｘ  ≧  Ｉ・Ｋ／Ｃ
１−Ｉ・Ｋ／Ｃ  ≧  βｘ
（１−Ｉ・Ｋ／Ｃ）／β  ≧  ｘ
ｘ  ≦  （１−Ｉ・Ｋ／Ｃ）／β  （０＜ｘ≦Ｉ）  式（４）
【００３４】
ここで、式（４）における等号条件が成立するｘをｘmaxとする。
ｘmax＝（Ｃ−Ｉ・Ｋ）／（β・Ｃ）
ｘ＝ｘmaxの場合に、データの送信完了時間Ｄ(ｘ)は最小となる。
【００３５】
そうすると、休止期間を決定することにより、式（１）に基づいてデータの送信完了時間Ｄ(ｘ)を最小化することができる。
Ｄ(ｘ)＝Ｔn＋Ｔr＝Ｔn・Ｉ／ｘ
Ｔr＝Ｔn・Ｉ／ｘ−Ｔn
＝Ｔn・（Ｉ／ｘmax−１）
＝Ｔn・（(Ｉ−ｘmax)／ｘmax）                                  式（５）
【００３６】
図２は、バッテリ持続時間Ｌ(ｘ)に対するデータの送信完了時間Ｄ(ｘ)のグラフである。
【００３７】
図２は、バッテリ（Ｃ＝１２０mAh、β＝０．６０７）を用いて、データ送信時の電流Ｉが６００ｍＡ、データ送信期間の和Ｋ＝ΣＴnが３００秒とした数値例である。
【００３８】
図２によれば、データを連続して送信し続ける場合、即ち、連続して６００ｍＡの電流が発生する場合には、データ送信が完了しないことが理解できる。一方で、平均電流ｘ＝４４８．８ [mA]の場合、最も短い時間で送信が完了し、その値が０．１１時間[h]＝６．７分であることも理解できる。尚、６００ｍＡで送信し続けると、２．６分でバッテリ切れの状態になる。
【００３９】
［第２の実施形態］
第２の実施形態によれば、所定の送信完了時間内に最大サイズのデータを送信するための平均電流ｘ（休止期間Ｔr）を算出する。第２の実施形態について、前述の定義以外に更に以下のように定義する。
Ｓ(ｘ)：平均電流ｘの場合における送信データサイズ[byte]
（ｓ：１ブロックのサイズ[byte]）
Ｋ(ｘ)：平均電流ｘの場合におけるデータの総送信時間[h]
（Ｋ(ｘ)＝Ｓ(ｘ)／データ伝送速度）
Ｄ：データの送信完了時間[h]
【００４０】
前述の仮定条件１〜４に基づいて、各間欠送信期間（パルス）のＴn／Ｔr比は一定でるために、平均電流ｘの場合におけるデータの総送信時間Ｋ(ｘ)は、以下のように表される。
Ｋ(ｘ)＝ΣnＴn＝Ｄ・ｘ／Ｉ                                        式（６）
【００４１】
また、平均電流ｘの場合のバッテリ持続時間Ｌ(ｘ)[h]は、前述の式（２）と同様に算出される。
Ｌ(ｘ)＝Ｃ・（１−βｘ）／ｘ                                      式（２）
【００４２】
バッテリの持続時間内にデータ送信を完了させる必要があることを表す制約条件は、前述の式（３）と同様に算出される。
Ｌ(ｘ)≧Ｄ  （０＜ｘ≦Ｉ）                                        式（３）
【００４３】
式（３）をｘに対する制約条件とすると、式（６）及び式（２）に基づいて、以下のように表される。
Ｌ(ｘ)                ≧  Ｄ  （０＜ｘ≦Ｉ）
Ｃ・（１−βｘ）／ｘ  ≧  Ｄ
ｘ  ≦  Ｃ／（β・Ｃ＋Ｄ）  （０＜ｘ≦Ｉ）      式（７）
【００４４】
β及びＤは定数であるために、ｘ＝Ｉのときに式（７）を満足すれば、データの総送信時間Ｋ(ｘ)は、連続送信する場合に最大となる。ｘ＜Ｉのとき、即ち、Ｉ＞１／（β＋Ｄ）の場合に、式（７）における等号条件が成立するｘをｘmaxとする。
ｘmax＝Ｃ／（β・Ｃ＋Ｄ）
ｘ＝ｘmaxの場合に、データの総送信時間Ｋ(ｘ)は最大となる。
【００４５】
そうすると、休止期間を決定することにより、式（８）に基づいてデータの送信完了時間Ｄ(ｘ)の期間内で、最大サイズのデータを送信可能となる。
Ｔr＝Ｔn・Ｉ／ｘ−Ｔn
＝Ｔn・（Ｉ／ｘmax−１）
＝Ｔn・（(Ｉ−ｘmax)／ｘmax）                                  式（８）
【００４６】
図３は、バッテリ持続時間Ｌ(ｘ)に対するデータの総送信時間Ｋ(ｘ)のグラフである。
【００４７】
図３は、バッテリ（β＝０．６０７）を用いて、データ送信時の電流Ｉが６００ｍＡ、データ送信期間の和Ｋ＝ΣＴnが３００秒とした数値例である。
【００４８】
図３によれば、データを連続して送信し続ける場合、即ち、連続して６００ｍＡの電流が発生する場合には、バッテリ切れになることが理解できる。一方で、平均電流ｘ＝５１６[mA]の場合、最も多くのデータ送信が可能となり、その値が０．１４時間[h]＝８．４分であることも理解できる。尚、６００ｍＡで送信し続けると、２．６分でバッテリ切れの状態になる。
【００４９】
図４は、本発明におけるフローチャートである。
【００５０】
最初に、Ｓ４０１〜Ｓ４０４は、データ送信前に予め規定される処理である。
（Ｓ４０１）以下の値を、予め決定する。
Ｉ：データ送信時の平均電流[A]
β：バッテリのパラメータ
Ｔth：電流Ｉで連続放電可能な時間[h]
これら値は、バッテリによって予め実験によって導出された値であって、バッテリ及び無線通信装置の種別等によって異なる。
【００５１】
（Ｓ４０２）第１の実施形態の場合、以下の値を予め決定する。
［第１の実施形態（サイズＳのデータを最小時間で送信する）の場合］
Ｓ：送信データサイズ[byte]
Ｋ：サイズＳのデータの総送信時間[h]
【００５２】
（Ｓ４０３）第２の実施形態の場合、以下の値を予め決定する。
［第２の実施形態（時間Ｄで最大のデータを送信する）の場合］
Ｄ：送信完了時間[h]
【００５３】
（Ｓ４０４）更に、１パルスのデータ送信期間（放電期間）Ｔnを決定する。データ送信期間Ｔnは、Ｔth以下であることを要する。但し、プロトコルレベルの効率を考慮した（Ｔnが非常に短い場合、１フレーム単位のStop-and-Wait転送となり、伝送効率が低下する）場合、Ｔthに近い値にすることが好ましい。
【００５４】
（Ｓ４０５）前述の式（４）に基づいて、平均電流ｘを算出する。
［第１の実施形態の場合］  ｘ＝（Ｃ−Ｉ・Ｋ）／（β・Ｃ）
［第２の実施形態の場合］  ｘ＝Ｃ／（β・Ｃ＋Ｄ）
【００５５】
次に、Ｓ４１１〜Ｓ４１７は、データ送信時の処理である。
（Ｓ４１１）パルス毎に、Ｓ４１７までの処理を繰り返す。
（Ｓ４１２）データ送信を開始する（送信開始時刻ｔstart(n)）
（Ｓ４１３）データ送信期間中、累積の消費電流Σｉを計測する（瞬時電流ｉ）。
（Ｓ４１４）ｔend(1)＝ｔstart(1)＋Ｔnにおいて、データ送信を中断する。
（Ｓ４１５）パルス内の休止期間を、Ｔｒ＝Σｉ／ｘ−Ｔnにより算出する。休止期間の算出は、前述したように実施形態によって異なる。
（Ｓ４１６）休止期間Ｔｒだけ、休止する。
（Ｓ４１７）休止期間終了後、Ｓ４１１へ戻り、次のパルスの送信を再開する。送信すべきデータがなくなるまでＳ４１１〜Ｓ４１７の処理を繰り返す。
【００５６】
図５は、本発明における無線通信装置の機能構成図である。
【００５７】
図５の無線通信装置１によれば、バッテリ（二次電池）１０１と、アンテナ１０２と、通信トラヒック生成部１０３と、送信バッファ１０４と、ベースバンド処理部１０５と、ＲＦ(Radio Frequency：高周波)処理部１０６と、パワーアンプ部１０７と、累積消費電流計測部１０８と、休止期間算出部１０９と、データ送信制御部１１０と、ルックアップテーブル部１１１と、電圧制御部１１２と、ＤＣ−ＤＣコンバータ（電源レギュレータ）部１１３とを有する。特に、データ送信制御部１１０と、累積消費電流計測部１０８と、休止期間算出部１０９と、データ送信制御部１１０と、ルックアップテーブル部１１１と、電圧制御部１１２とは、無線通信装置１に搭載されたコンピュータを実行するプログラムによっても実現できる。
【００５８】
バッテリ１０１は、例えばリチウムイオン電池である。リチウムイオン電池は、現在のところ最もエネルギー密度が高く、小型軽量化を図ることができる電池である。
【００５９】
通信トラヒック生成部１０３は、各種通信用アプリケーションであって、送信すべきフレームを生成して、そのフレームを送信バッファ１０４へ出力する。
【００６０】
送信バッファ１０４は、送信すべきフレームを一時的に蓄積する。送信バッファ１０４は、データ送信制御部１１０からの指示に応じて、１つ以上のフレームをベースバンド処理部１０５へ出力する。尚、通信トラヒック生成部１０３から出力されるものは「フレーム」と称し、一度に送信される１つ以上のフレーム列を「データ」と称する。
【００６１】
ベースバンド処理部１０５は、送信バッファ１０４から出力されたデータに対してベースバンド変調等のベースバンド処理をする。ＲＦ処理部１０６は、ベースバンド処理部１０５から出力された変調信号に対して、ＲＦ帯へのアップコンバージョンを始めとするＲＦ処理を行い、そのＲＦ信号をパワーアンプ部１０７へ出力する。
【００６２】
パワーアンプ部１０７は、ＲＦ信号を増幅して、アンテナ１０２から送信する。
【００６３】
ＤＣ−ＤＣコンバータ部１１３は、パワーアンプ部１０７に対する電源レギュレータである。ＤＣ−ＤＣコンバータ部１１３は、電圧制御部１１２からの指示に応じて、出力電圧Ｖoutを制御する。尚、既存のＤＣ−ＤＣコンバータであっても、出力電圧Ｖoutを高精度に変化させることは可能である。これにより、パワーアンプ部１０７での消費電流を節減でき、その結果としてバッテリの出力電流も節減することができる。
【００６４】
電圧制御部１１２は、パワーアンプ部１０７に接続されたＤＣ−ＤＣコンバータ部１１３を制御する。電圧制御部１１２は、データ送信制御部１１０のデータ送信時間Ｔn間隔と、ＤＣ−ＤＣコンバータ部１１３の電圧制御間隔とを同期させて、データを送信していないデータ時間間隔は、パワーアンプの消費電力（＝消費電流）を低減させるようにＤＣ−ＤＣコンバータ部１１３を動作させる。
【００６５】
パワーアンプ部１０７にデータが入力されている期間（データを送信しようとしている期間）は、最低限必要となる送信電力でそのデータを送信する。一方で、パワーアンプ部１０７にデータが入力されていない期間（データを送信しない期間）は、消費電流を抑えることが可能となる。
【００６６】
小型通信端末では、パワーアンプにおける電力消費が大きいことが知られている。電話通信に伴う音声通信の場合、一般に、利用者が話をしていない期間、即ち音声データを送信していない期間は、伝送速度を落とす技術がある。この技術によって、パワーアンプの消費電力が抑制される。しかし、データ通信の場合、連続的にパワーアンプが動作するために、バッテリの消耗が急速に発生し、バッテリの駆動時間も急速に短くなるという問題があった。本発明によれば、データ通信においても、データを送信していない期間は、パワーアンプ部１０７の消費電力を低減させることができる。これにより、バッテリの駆動時間を延長させることができる。
【００６７】
累積消費電流計測部１０８は、データ送信期間Ｔnにおけるバッテリの消費電流ｉを累積し、累積消費電流Σｉを計測する。そして、累積消費電流計測部１０８は、累積消費電流Σｉ情報を、休止期間算出部１０９へ通知する。累積消費電流Σｉ情報は、間欠送信時間毎（パルス毎）に、通知される。
【００６８】
休止期間算出部１０９は、予め決定された間欠送信期間内の平均電流ｘと、累積消費電流Σｉと、データ送信期間Ｔnとに基づいて、休止期間Ｔrを算出する。休止期間算出部１０９は、
Ｔr＝（Σｉ／ｘ）−Ｔｎ
によって休止期間を算出する。
【００６９】
ここで、休止期間算出部１０９は、サイズＳのデータの送信完了時間を最小化する場合、間欠送信期間内の平均電流ｘを、
ｘ＝（１−Ｉ・Ｋ／Ｃ）／β
によって算出する。
また、休止期間算出部１０９は、所定の送信完了時間Ｄ内に送信するデータ量を最大化する場合、間欠送信期間内の平均電流ｘを、
ｘ＝Ｃ／（β・Ｃ＋Ｄ）
によって算出する。
【００７０】
データ送信制御部１１０は、休止期間算出部１０９から指示されたデータ送信期間Ｔn及び休止期間Ｔrに基づいて、送信バッファ１０４からデータを取り出すように制御する。
【００７１】
ルックアップテーブル部１１１は、間欠送信期間内の平均電流ｘを予め蓄積し、休止期間算出部１０９へ指示する。サイズＳのデータの送信完了時間を最小化する場合、データのサイズＳに対応付けて間欠送信期間内の平均電流ｘを予め蓄積する。また、所定の送信完了時間Ｄ内に送信するデータ量を最大化する場合、サイズＳの送信完了時間Ｄに対応付けて間欠送信期間内の平均電流ｘを予め蓄積する。
【００７２】
以上、詳細に説明したように、本発明の無線通信装置、プログラム及びデータ送信方法によれば、データの送信に、最適に制御された休止期間Ｔrを設けることにより、一定サイズのデータにおける送信完了時間の最小化、又は、一定送信完了時間におけるデータ量の最大化を考慮して、データを送信することができる。
【００７３】
即ち、小容量バッテリを搭載した小型通信端末について、連続的にデータを送信した場合にバッテリ切れとなって送信が完了できない大きさのデータを、最小時間で送信することができる。又は、所定の送信完了時間内に最大サイズのデータを送信することもできる。
【００７４】
前述した本発明における種々の実施形態によれば、当業者は、本発明の技術思想及び見地の範囲における種々の変更、修正及び省略を容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】時間経過に伴う消費電流を表すグラフである。
【図２】バッテリ持続時間Ｌ(ｘ)に対するデータの送信完了時間Ｄ(ｘ)のグラフである。
【図３】バッテリ持続時間Ｌ(ｘ)に対するデータの総送信時間Ｋ(ｘ)のグラフである。
【図４】本発明におけるフローチャートである。
【図５】本発明における無線通信装置の機能構成図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  無線通信装置
１０１  バッテリ、二次電池
１０２  アンテナ
１０３  通信トラヒック生成部
１０４  送信バッファ
１０５  ベースバンド処理部
１０６  ＲＦ処理部
１０７  パワーアンプ部
１０８  累積消費電流計測部
１０９  休止期間算出部
１１０  データ送信制御部
１１１  ルックアップテーブル部
１１２  電圧制御部
１１３  ＤＣ−ＤＣコンバータ部、電源レギュレータ
【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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