(57)【要約】【課題】省電力化を保ちながら通常通信への移行時にもスループットの低下を極力抑える。【解決手段】伝送路を介して他の通信機器にデータ伝送を行い、他の通信機器からの信号を検出するキャリアセンスを行って該通信機器からのデータ伝送を受信する通信機器１において、所定の休止期間と上記伝送路における上記キャリアセンス期間とを交互に行う間欠動作モードと、上記キャリアセンスの連続動作を行う連続動作モード、のいずれかを指定し、上記他の通信機器にフレームによりデータ伝送を開始する場合、この開始するフレームが上記所定の休止期間後の最初であると所定の長いプリアンブル長として伝送開始を指示し、上記フレームによるデータ伝送が特定の応答返答であると所定の短いプリアンブル長として伝送開始を指示する、制御部１４を備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送路を介して他の通信機器にデータ伝送を行い、他の通信機器からの信号を検出するキャリアセンスを行って該通信機器からのデータ伝送を受信する通信機器において、
所定の休止期間と上記伝送路における上記キャリアセンス期間とを交互に行う間欠動作モードと、上記キャリアセンスの連続動作を行う連続動作モード、のいずれかを指定し、
上記他の通信機器にフレームによりデータ伝送を開始する場合、該開始するフレームが上記所定の休止期間後の最初であると所定の長いプリアンブル長として伝送開始を指示し、上記フレームによるデータ伝送が特定の応答返答であると所定の短いプリアンブル長として伝送開始を指示する、制御部を備えたことを特徴とする間欠通信機器。
【請求項２】
他の通信機器から受信したフレームの特定部分の情報を判定する特定情報判定部を備えて、
制御部は、上記受信した特定部分の情報に基づいて直後のキャリアセンスの期間を定めるようにしたことを特徴とする請求項１記載の間欠通信機器。
【請求項３】
特定情報判定部は、フレームタイプと、トラフィックタイプと、リンク指定と、のいずれか１つに基づいて直後のキャリアセンスの期間を定めるようにしたことを特徴とする請求項２記載の間欠通信機器。
【請求項４】
伝送路を介して他の通信機器にデータ伝送を行う場合に、所定の休止期間と上記伝送路における上記キャリアセンス期間とを交互に行う間欠動作モードと、上記キャリアセンスの連続動作を行う連続動作モードとを持ち、上記他の通信機器にフレームによりデータ伝送を開始する際に、該開始するフレームが上記所定の休止期間後の最初であると所定の長いプリアンブル長として伝送を開始し、上記フレームによるデータ伝送が特定の応答返答であると所定の短いプリアンブル長として伝送を開始する送信側の通信機器と、
他の通信機器からの信号を検出するキャリアセンスを行って該他の通信機器からのデータ伝送を受信し、該受信データのフレームが特定の情報を含む際は、直後のキャリアセンスの期間を所定の期間に設定して受信を行う受信側の通信機器と、で構成されることを特徴とする間欠通信システム。
【請求項５】
伝送路を介して他の通信機器にデータ伝送を行い、他の通信機器からの信号を検出するキャリアセンスを行って該通信機器からのデータ伝送を受信する通信機器における通信制御方法において、
受信テキストが特定フレームの型か特定のコントロールの型かのうちの一つであれば設定期間はキャリアセンスを行うステップと、
上記条件で無い場合は上記キャリアセンスの前に所定の休止期間に動作を休止するステップと、
上記他の通信機器にフレームによりデータ伝送を開始する場合、該開始するフレームが上記所定の休止期間後の最初であると所定の長いプリアンブル長として伝送開始を指示するステップと、
上記フレームによるデータ伝送が特定の応答返答であると所定の短いプリアンブル長として伝送開始を指示するステップ、
とを備えたことを特徴とする間欠通信方法。
【請求項６】
他の通信機器から受信したフレームの特定部分の情報を判定する判定ステップを備えて、
キャリアセンスのステップでは、上記判定ステップの判定結果に基づいて直後のキャリアセンスの期間を定めるようにしたことを特徴とする請求項５記載の間欠通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、携帯無線機器等における電池消耗を防ぐ省電力化のために、無通信時には間欠受信検出を行い、かつ通信時には適切な交信を保証する通信機器の通信制御方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
休止とキャリアセンスを繰り返す間欠受信動作について、さらに省電力化を図ったものの例として、特許文献１に示す「無線選択呼出受信機の受信制御方式」がある。この特許文献１によれば、トラフィック状況に応じて動作モードを変更することにより、省電力化する方法について開示している。
すなわち、休止とキャリアセンスの動作期間とを繰り返す通常の間欠的受信動作モード（プリアンブルサーチモード）において、キャリアセンス中に通信フレームのプリアンブル（キャリア）を検出しなかった場合には、プリアンブルサーチモードよりも動作期間の短いモード（第一段階の電界サーチモード）に移行する。第一段階の電界サーチモードにおいて、更に動作期間中にプリアンブルを検出しなかった場合には、動作期間の間隔（休止期間）を長くする動作モード（第二段階の電界サーチモード）に移行する。なお、いずれのモードでも、動作期間中にプリアンブルを検出した場合には受信処理を行い、プリアンブルサーチモードに移行する。
【０００３】
あるいは、動作期間においてプリアンブルを検出しなかった回数をカウントするようにし、そのカウントが規定回数に達した場合に、動作モードの変更を行うようにする。
なお、第二段階の電界サーチモードにおいて、フレームの取りこぼしがないように（プリアンブルが休止期間中に完結してしまわないように）、第二段階の電界サーチモード移行後は、送信時のプリアンブルの出力期間を長くする。
このように、この特許では、フレームの有無によって間欠受信動作の動作モードを変更することにより、トラフィックが少ない状況では動作期間が短くなるようにして、省電力化を図っている。
【特許文献１】特許第３１１０１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の受信制御方式では、より省電力となる動作モードへの移行は、間欠動作時におけるキャリア信号検出のタイミングに依存している。そのため、より省電力な動作モードへの移行は、直前の通信から少なくとも（規定回数分の）休止期間の経過が必要になる。従って、例えば、休止期間とほぼ同じ間隔で通信が発生するような状況では、より省電力な動作モードに移行することはなく、細かな電力制御には不向きであるという課題がある。
更に通常通信への移行に関して特別な考慮は払われていない。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、省電力化を保ちながら通常通信への移行時にもスループットの低下を極力抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る通信機器は、伝送路を介して他の通信機器にデータ伝送を行い、他の通信機器からの信号を検出するキャリアセンスを行って該通信機器からのデータ伝送を受信する通信機器において、
所定の休止期間と上記伝送路における上記キャリアセンス期間とを交互に行う間欠動作モードと、上記キャリアセンスの連続動作を行う連続動作モード、のいずれかを指定し、
上記他の通信機器にフレームによりデータ伝送を開始する場合、この開始するフレームが上記所定の休止期間後の最初であると所定の長いプリアンブル長として伝送開始を指示し、上記フレームによるデータ伝送が特定の応答返答であると所定の短いプリアンブル長として伝送開始を指示する、制御部を備えた。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように、休止後の送信ではプリアンブルを長くし、またフレームの種類により送受信後の休止を無くしてプリアンブルを短くし、更に送受信後は基本的に間欠的なキャリアセンス処理を行うことで、極力、消費電力を抑えるとともに、スループットの低下を抑える効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１に、この発明の送受信方式を適用する通信機器の例として、位相変調によりデータの一次変調を行い、マルチキャリアによりデータを多重化するＣＳＭＡ／ＣＡ通信機器の構成図を示す。
図において、通信機器１本体は、通信信号を伝送する伝送路と、送信データと受信データの受け渡し等を行う（マイコン等の）外部ホストに接続される。
受信部１１は、伝送路から入力される通信信号に対して受信処理を行い、送信部１２は、伝送路に対して通信信号の送信処理を行う。また送受信切替器１３は、伝送路との接続に関して、制御部１４の指示に従って送受信を切替える。制御部１４は、送受信の切り替えや、間欠受信に関する制御など、この機器の全体的な動作の制御を行う。
【０００９】
受信部１１は内部構成として以下の要素がある。即ち、伝送路から入力したアナログ信号に対して、アナログ−デジタル変換を行うＡ／Ｄ変換器１１１と、このディジタル化された受信信号に対して、ノイズ成分の除去や必要な帯域のみの取り出しを行うためのデジタル受信フィルタ１１２と、時系列の受信フィルタ出力を並列化するためのシリアル−パラレル変換器１１３と、時間軸データに対して周波数分解を行い、各周波数毎の実数・虚数成分の出力を行う高速フーリエ変換器１１４と、各周波数毎の実数・虚数成分から位相を算出し、各周波数毎の復調を行うとともに、各周波数毎の復調データを整列し、受信データとして出力する一次復調部１１５と、高速フーリエ変換器１１４の出力から、各周波数成分毎の信号レベルを算出し、伝送路上に通信信号があるか否かの判定を行うキャリアセンス判定部１１６と、一次復調した受信データの特定部分の情報を判定する特定情報判定部１１７と、である。
また送信部１２は内部構成として以下の要素がある。即ち、外部ホストから入力した送信データを周波数毎に振り分けると共に、振り分けたデータを位相で変調し、各周波数毎の実数・虚数成分を出力する一次復調部１２５と、一次復調部１２５が出力した各周波数成分のデータを、時間軸データに変換する逆フーリエ変換器１２４、逆フーリエ変換器１２４が出力したデータを時系列に並べて出力するパラレル−シリアル変換器１２３と、パラレル−シリアル変換器１２３が出力する信号の帯域制限などを行うデジタル送信フィルタ１２２と、デジタル送信フィルタ１２２出力のデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器１２１と、である。
【００１０】
図２は、図１の通信機器が通信に使用するフレームのフォーマットである。
図においてフレームは、フレームの先頭に付加されて受信側においてキャリアセンス時におけるキャリアの有無の判定や同期に使用されるプリアンブル２１と、フレームを受信するための情報やフレームに関する情報が収められたヘッダ２２と、正味の通信データであるペイロード２３とで構成される。
更にヘッダ２２は、送受信時の処理において参照されるフレーム長を表すフレーム長情報２２０と、受信時において受信したフレームが自機宛てか否かを判定するために参照される送信先アドレス２２１と、受信したフレームがどこから送信されたかを判定するために参照される送信元アドレス２２２と、例えば後述するＡｃｋフレームとＡｃｋＤフレームの対応や、再送フレームか否かの判別など、フレーム同士を識別するためのフレームＩＤ情報２２３と、そのフレームがＡｃｋフレームなのかＡｃｋＤフレームなのかを示すフレームタイプ情報２２４と、そのフレームの通信の種類を示すトラフィックタイプ情報２２５と、送受信機間のリンクの確立・解除の情報が収められたリンク情報２２６とで構成される。
ここでは、トラフィックタイプ情報２２５として、コントロール型、バルク型、アイソクロナス型の３種類を設けている。コントロール型は、主に、機器制御などに使用される通信であり、１回の通信量は少ない。バルク型は、主に、ファイル転送などに使用される通信であり、１度の通信量は多い可能性が高い。アイソクロナス型は、主に、リアルタイムの音声や動画データなどに使用される通信であり、定期的に通信を行う。１度の通信量は多い可能性が高い。
また、リンク中の機器の送信フレームは、他の機器のフレームに優先し、伝送路の帯域を優先的に使用することが可能になる。
【００１１】
次に本構成の通信機器の動作について説明する。
送信処理、及び受信処理を行っていない間は、基本的には一定間隔でキャリアセンス処理と休止とを交互に繰り返し、省電力化を図っている。具体的には、制御部１４から受信部１１に対して一定間隔で制御信号を出力し、キャリアセンスと休止の切り替えの制御を行う。こうして休止期間中は動作を停止して、消費電力を抑制する。
またキャリアセンス処理では、受信信号の信号レベルと位相パターンから、プリアンブルの検出を行い、伝送路上において通信信号が有るか無いかの判定を行う。通信信号があり、つまりプリアンブルを検出すると、検出したことを制御部１４に伝え、以後、受信部１１において受信処理を行う。また必要に応じて受信データを外部ホストに出力する。
【００１２】
また外部に接続されたホストから送信指示があると、制御部１４は、送受信切替器１３を送信側に切り替え、送信部１２に対して送信処理を行う旨の制御信号を出力する。送信部１２では、ホストから送られてくる送信データの変調を行い、伝送路に対して出力する。
送信部１２は、送信時のみ動作し、休止期間中、キャリアセンス処理中、及び受信処理中は動作を停止している。
送受信するフレームの種類としては、ＡｃｋＤフレームとＡｃｋフレームの２種類がある。ＡｃｋＤフレームは、正味のデータを転送するためのフレームであり、ペイロードに転送すべきデータを重畳させる。Ａｃｋフレームは、ＡｃｋＤフレームを受信したことを送信側に伝えることを目的としたフレームである。
自機宛てのＡｃｋＤフレームを受信した通信機器１は、送信側に対してＡｃｋフレームの返送を行い、送信側はＡｃｋフレームの受信によって、ＡｃｋＤフレームの通信が成功したと判断する。また、一定期間、Ａｃｋフレームの返送がない場合には、必要に応じて再送処理などを行う。
【００１３】
図３は、通信機器１における処理の流れを示したフロー図であり、図５は、機器Ａから機器Ｂに対してＡｃｋＤフレームを送信し、機器Ｂから機器Ａに対してＡｃｋフレームを返送した場合の動作の様子を示した説明図である。
図３、及び図５を用いて、フレームの種類により、キャリアセンス処理と休止に関するモードを切り替える動作について説明する。
図の場合、ＡｃｋＤフレームを受信したときには、一定期間（図５のＣＳ６１）、（例えばＡｃｋフレームを受信するまで）休止を行わず常にキャリアセンス処理を行うようにし（連続動作モード）、Ａｃｋフレームを送受信した場合には、直ちに休止期間６３に移行して、間欠的にキャリアセンス処理を行う（間欠受信モード）。即ち基本的には必要な送受信が終わったと判断した時から直ちに休止期間に移行する。
通常の交信状態を考えると、先ず、機器Ａも機器Ｂも間欠受信を行っており、一定間隔で休止（Ｓ３２）とキャリアセンス処理（Ｓ３４）とを繰り返している（Ｓ３１→Ｓ３２→Ｓ３４→Ｓ３５→Ｓ３８→Ｓ３１→…）。
【００１４】
機器Ａにホストから送信要求が発生すると（Ｓ３８）、図５におけるＡｃｋＤフレーム（フレーム１）の送信処理を行う（Ｓ３９）。このとき受信側は休止期間中と考えられるので、受信側がフレームを取りこぼすことがないように、Ｓ４５で送信側はキャリアの検出が可能な時間に休止期間も加味した期間の長いプリアンブル５１を出力する。すなわち、休止期間を長く設定した場合には、その分、プリアンブルを長く出力する必要があり、スループットを低下させる要因となる。
一方、機器Ｂでは、キャリアセンス処理時にフレーム１のプリアンブルの検出を行い（Ｓ３５）、以後、受信処理（Ｓ３６）を行い、ホストに対して受信の通知を行う（Ｓ３７）。そしてＡｃｋＤフレームの送受信を行った後は、すぐに、Ａｃｋフレームの送受信を行うことになるため、休止期間は設けず常にキャリアセンス６１処理を行うように動作モードを切り替える（Ｓ３１→Ｓ３３→Ｓ３４→Ｓ３５→Ｓ３８→Ｓ３１→…）。即ち直ちに受信を待ち受ける状態となる。
【００１５】
次に、ＡｃｋＤフレームを受信した機器Ｂは、ホストからの指示により図５のＡｃｋフレーム（フレーム２）の返送を行う（Ｓ３９）。このときの返送時のプリアンブルは、Ｓ４６による短いプリアンブル５２が設定される。このように短いフレーム設定でよいので、スループットの低下が抑えられる。
一方、機器Ａは、フレーム２の短いプリアンブル５２を検出して（３５）、以後フレーム２の受信処理を行う（Ｓ３６）。
このときは、常にキャリアセンス６２を行っているため、短いプリアンブル５２は、キャリアセンス可能な最低限の長さだけあればよい。すなわち、応答時間が短くてすみ、通信が込み合っている状況では、スループットの低下を抑えることができる。
フレーム２の送受信が完了すると直ちに間欠受信モードに移行し、以後、機器Ａ、機器Ｂは一定間隔で休止６３（Ｓ３２）とキャリアセンス処理（Ｓ３４）とを繰り返し、間欠的にキャリアセンス処理を行う（Ｓ３１→Ｓ３２→Ｓ３４→Ｓ３５→Ｓ３８→Ｓ３１→…）。こうして段階移行でなく、直ちに間欠受信モードに移行して、通信機器の省電力化が徹底する。
なお、機器ＡのＡｃｋ返送待ち状態において、何らかの原因によりＡｃｋが返送されずに一定期間が経過した場合には、連続的なキャリアセンス処理は停止し、再び休止とキャリアセンス処理とを繰り返すようにする（Ｓ３３）。
【００１６】
別の場合として、フレームタイプに加えて、さらに、トラフィックタイプの情報も組み合わせてキャリアセンス処理の動作モードをきりかえる場合について説明する。
トラフィックタイプにおいて、コントロール型は、基本的に通信量は少なく、上位レベルで、一度に必要とされるデータの転送量は、送受信機で規定している最大フレーム長よりも小さい。
一方、アイソクロナス型やバルク型では、上位で転送しようとしているデータ量は、送受信機で規定している最大フレーム長よりも大きい可能性が高く、この場合、複数のフレームに分割して、連続して送受信を行う必要がある。
【００１７】
図４は、フレームタイプに加えて、トラフィックタイプに応じて動作モードを切り替える場合の動作の様子を示したフロー図である。
送受信した図２のフレームにおいて、トラフィックタイプ情報２２５がアイソクロナス型やバルク型であった場合には、Ａｃｋフレームであっても、すぐには、間欠的な動作に移行せずに、連続的にキャリアセンス処理を行うようにする（Ｓ４１→Ｓ３３→Ｓ３４→Ｓ３５→Ｓ３８→Ｓ４１→…）。
これにより、アイソクロナス型や、バルク型では連続してフレームの送受信を行う際に、２フレーム以降は、プリアンブルを短くして送信を行うことにより、スループットの低下を抑制する。また、コントロール型では、Ａｃｋの送受信後、すぐに間欠的にキャリアセンス処理を行うことにより、消費電力を低下させる。
なお、連続した転送における最後のフレームの送受信が完了した場合など、アイソクロナス型やバルク型の送受信後一定期間経過したあとは、休止期間を設けて間欠的にキャリアセンス処理を行うようにする（Ｓ３３）。
以上のように、送受信後は基本的に間欠的なキャリアセンス処理を行うようにし、フレームの種類により直後にフレームを受信する可能性が高いと判断した場合には、休止を設けずプリアンブル期間を短くすることにより、消費電力を抑えるとともに、スループットの低下を抑えることができる。
【００１８】
実施の形態２．
先の実施の形態では、フレームタイプ、またはトラフィックタイプによって連続動作モードと間欠受信モードとの切替を選択し、またプリアンブル長を定める場合を説明したが、本実施の形態においては、動作モードの切替を指示するリンクによりこうした切替動作を行う場合を説明する。
本実施の形態における構成は、図１に示す構成と同様である。またフレーム構成も図２に示すものと同じである。ただ、リンクの確立とリンクの解放は、図２のフレームにおけるリンク情報２２６に従う。即ちこの例では、動作モードの切り替えを指示するフレームを送受信することによって、特定情報判定部１１７がこのリンク情報２２６を検出し、その確立か解放かを判定して制御部１４に伝えて、制御部１４が制御して、連続的にキャリアセンス処理を行う連続動作モードと、間欠的にキャリアセンス処理を行う間欠受信モードとをヘッダのリンク情報に連動して切り替える。
【００１９】
図６は、この実施の形態における通信の様子を示した動作説明図である。
図において、フレーム１を送受信する前は、機器Ａ、機器Ｂとも休止期間を設けて間欠的にキャリアセンス処理を行っており、送信する際には休止期間を加味したプリアンブル５３を含むフレームを出力する必要がある。フレーム１、及びフレーム２の送受信により、機器Ａと機器Ｂとの間でリンクが確立されると、以後、リンクが解除されるまでは、連続的にキャリアセンス（図６の６４，６５）処理を行うようにする。これにより、リンクが確立されている間は、プリアンブル期間は短くて済み、スループットの低下を抑制する。
フレームＮ、及びフレームＮ＋１によりリンクの解除を行い、以後、直ちに休止期間に移行して、間欠的にキャリアセンス処理を行うようにする。
以上のように、フレームにおける特定のフィールド、例えばリンク情報２２６を用いて、キャリアセンス処理の動作モードの切り替えに関連付けることにより、通常は、休止期間を設けて間欠的にキャリアセンス処理を行うことによって消費電力を抑制する効果がある。また高頻度で送受信が発生する可能性が高い場合には、連続的にキャリアセンス処理を行いプリアンブル期間を短くすることによって、スループットの低下を抑える効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施の形態１における通信機器の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１におけるフレームの構成例を示す図である。
【図３】実施の形態１における通信機器の動作を示すフロー図である。
【図４】実施の形態１における他の通信機器の動作を示すフロー図である。
【図５】実施の形態１における通信機器Ａと通信機器Ｂとの交信動作を説明する図である。
【図６】実施の形態２における通信機器Ａと通信機器Ｂとの交信動作を説明する図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  通信機器、１１  受信部、１２  送信部、１３  送受信切替器、１４  制御部、５１  長いプリアンブル、５２  短いプリアンブル、１１６  キャリアセンス判定部、１１７  特定情報判定部、２２３  フレームＩＤ情報、６４  連続ＣＳ処理、２２４  フレームタイプ情報、２２５  トラフィックタイプ情報、２２６  リンク情報、Ｓ３１  ＡｃｋＤ送受信確認ステップ、Ｓ３２  休止ステップ、Ｓ３３  一定期間経過確認ステップ、Ｓ３４  キャリアセンス・ステップ、Ｓ４１  コントロール型確認ステップ、Ｓ４５  長いプリアンブル付加ステップ、Ｓ４６  短いプリアンブル付加ステップ。
【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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