(57)【要約】【課題】  送信電力の強度を高い安定性および柔軟性を以って適切な強度に低く抑え、これにより安定的に消費電力を低減することができる無線端末装置を提供する。【解決手段】  アクセスポイントＡＰ１から受信したビーコン信号の電波強度に基づいて該アクセスポイントＡＰ１との距離を推定する距離推定部３０３と、推定した距離に基づいて無線信号の送信電力の強度を決定する送信電力決定部３０５と、決定した送信電力の強度を低レベルから徐々に上げていく送信電力制御部３０７とを備え、送信電力制御部３０７は、無線ＬＡＮを確立する際に、アクセスポイントＡＰ１からリンク確立完了を示す信号を受信した時点の前記送信電力の強度を検出し、該送出電力の強度を用いてデータ通信を行わせる。【選択図】図２
2005328231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセスポイントから受信したビーコン信号の電波強度に基づいて該アクセスポイントとの距離を推定する距離推定部と、
前記距離推定部が推定した距離に基づいて無線信号の送信電力の強度を決定する送信電力決定部と、
前記送信電力決定部が決定した送信電力の強度を低レベルから徐々に上げていく送信電力制御部とを備え、
前記送信電力制御部は、無線ＬＡＮのリンクを確立する際に、前記アクセスポイントからリンク確立完了を示す信号を受信した時点の前記送信電力の強度を検出し、以後、該送出電力の強度を用いてデータ通信を行わせることを特徴とする無線端末装置。
【請求項２】
前記送信電力決定部は、前記距離推定部が推定した距離に対応する送信電力の強度よりも所定の値だけ低いレベルの強度を設定し、
前記送信電力制御部は、前記送信電力決定部が設定した前記所定の値だけ低いレベルの送信電力の強度の値から徐々に送出電力の強度を上げていくことを特徴とする請求項１に記載の無線端末装置。
【請求項３】
前記送信電力制御部は、前記リンク確立完了を以って設定した送信電力の強度にある所定の余裕（即ち所定の増強）を与えた送信電力の強度を用いてデータ通信を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の無線端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクセスポイントを介し無線ＬＡＮを構築するステーション端末（無線端末装置）に対し無線信号の送信電力を低レベルに抑えて消費電力を低減する構成を備えてなる無線端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１に規定される無線ＬＡＮ装置には、ルータ等のアクセスポイントを経由したステーション端末間で通信するインフラストラクチャモードとステーション端末間を直接通信するアドホックモードがある。
【０００３】
一般的に無線ＬＡＮ環境を構築する場合には、インフラストラクチャモードで構成することが多い。アクセスポイントを経由するデータ送受信は、ステーション端末とアクセスポイントとの間でのリンク確立を行ったあとで、データ通信が行われる。ここで言うリンク確立とは、認証（Authentication）やアソシエーション（Association）などが含まれる。
【０００４】
一つのアクセスポイントの中に複数あるいは単数のステーション端末で構成される領域をＢＳＳ（Basic Service Set）と呼ぶ。一つのＢＳＳに対してリンク確立を行う際に、一般的にステーション端末は、最大の送信電力を出してアクセスポイントに接続することを試みる。これは、ステーション端末がどれだけでも強い電波を出すことによって、アクセスポイントがその電波を拾いやすくするためである。
【０００５】
しかし、最大レベルでの電波送出はステーション端末の消費電力を抑えるという意味においては必ずしも好ましくなく、必要最小限で電波送出できることが望ましい。
【０００６】
その従来例として、例えば一つには、親局は所定の送信電力で信号を送信し、子局は親局から受信した信号の電界強度を検出し、電界強度が大きい場合は送信電力を低下させ、逆に小さい場合は送信電力を増大させるというＴＤＤ無線通信システムが知られている（例えば特許文献１参照。）。
【０００７】
また一つには、ＬＡＮに無線リンクを介して接続されるルータは、ＭＡＮのトポロジを示すテーブルを記憶し、無線リンクの品質とネットワークのトラヒック負荷とを示す情報を受信し、該情報に基づいて伝送の方式と伝送経路を最適化し、これによりコスト、電力および帯域幅の利用を効率化するという所謂無線ＭＡＮネットワーク装置が知られている（例えば特許文献２参照。）。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２６１３９２号公報
【特許文献２】特表２００１−５２０４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前者の従来例には、親局からの受信信号の強度やデータエラーレートを判定しながら送信電力を制御する旨記載されているが、この方式によると受信した信号強度に応じて動的に変化するので、例えばフェージングなどの電波障害が起きたときに必ずしも最適な送信電力に制御できるとは限らず安定性に問題がある。
【００１０】
後者の従来例には、受信した信号品質を判定する手段を用いて送信データの切り替えを行うという特徴があるが、信号品質の程度に応じて柔軟に対応するという観点からは不充分な構成であり柔軟性に欠けるという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記問題を解決し、無線ＬＡＮを構築する際に、その送信電力の強度を高い安定性および柔軟性を以って適切な強度に低く抑え、これにより安定的に消費電力を低減することができる無線端末装置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】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明は、アクセスポイントから受信したビーコン信号の電波強度に基づいて該アクセスポイントとの距離を推定する距離推定部と、前記距離推定部が推定した距離に基づいて無線信号の送信電力の強度を決定する送信電力決定部と、前記送信電力決定部が決定した送信電力の強度を低レベルから徐々に上げていく送信電力制御部とを備え、前記送信電力制御部は、無線ＬＡＮを確立する際に、前記アクセスポイントからリンク確立完了を示す信号を受信した時点の前記送信電力の強度を検出し、以後、該送出電力の強度を用いてデータ通信を行わせることを特徴とする。
【００１３】
前記送信電力決定部は、前記距離推定部が推定した距離に対応する送信電力の強度よりも所定の値だけ低いレベルの強度を設定し、かつ前記送信電力制御部は、前記送信電力決定部が設定した前記所定の値だけ低いレベルの送信電力の強度の値から徐々に送出電力の強度を上げていくことを特徴とする。
【００１４】
前記送信電力制御部は、前記リンク確立完了を以って設定した送信電力の強度にある所定の余裕（即ち所定の増強）を与えた送信電力の強度を用いてデータ通信を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、無線ＬＡＮを構築する無線端末装置は、アクセスポイントとの無線リンク確立において判定した受信レベルをもとに送信電力の強度（レベル）を必要以上に大きくしないで済むので、低消費電力で無線ＬＡＮ環境を構築することができる。
さらに、送信電力の強度（レベル）に所定の余裕をもたせる場合、データ通信がより安定となるので高性能低消費電力の無線ＬＡＮ環境を構築することができる。
このようにして構成される無線ＬＡＮ環境は、従来の固定レベルで無線信号を送出していた無線端末装置に比べて低消費電力でありコスト的にも非常に有利である。
特に、推定した距離よりも遠い設定（低レベルの設定）で無線リンク確立を始めることが可能であり、アクセスポイントとのリンク確立をより低い送信電力で行うことが可能となる場合がでてくる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図１乃至図５を参照して、本発明の一実施の形態に係る無線端末装置について説明する。図１は本実施の形態の無線端末装置１１の要点（無線信号送受信系）の概略構成を示すブロック図である。
【００１７】
尚、無線端末装置１１には、図３および図４にも示すように、無線信号送受信系を備えた例えばパーソナルコンピュータ等のステーション端末ＳＴＡ１，ＳＴＡ２等の他、無線信号送受信系を備えるオーディオビジュアル機器、空調機器、調理関係機器、あるいは給湯機器等の任意の端末機器が含まれるものである。
【００１８】
（構成の具体例）
無線端末装置１１として、例えばステーション端末ＳＴＡ１，ＳＴＡ２は、図１に示すように、二つのアンテナ１０１，１０２と、各アンテナ１０１，１０２とＲＦ（高周波回路：Radio Frequency）１３との接続を切換える二つのスイッチ１０３，１０４とを備える。各スイッチ１０３，１０４の切換えは例えばベースバンド処理回路１１５が制御する。一方のスイッチ１０３の切換えには各アンテナ１０１，１０２のうち無線信号の受信状態の良い方を選択する切換えがあり、一方のスイッチ１０４の切換えにはＲＦ１３内において無線信号の受信系への切換え、もしくは無線信号の送信系への切換えの何れかの切換えがある。
【００１９】
ＲＦ１３の受信系は、第１に、アクセスポイント（図３、図４参照：例えば無線ＬＡＮを構築するルータ等）ＡＰ１からの無線信号（ビーコン信号）を増幅するローノイズアンプ１０５と、無線信号と所定のＶＣＯ（図示せず：発振器）からの発振信号とをミキシング（例えば１／２・ｃｏｓ（α±β）を処理する。α：無線信号、β：発振信号）してベースバンド信号を生成するミキサ１０６と、ベースバンド信号をフィルタリングするバンドパスフィルタ１０７と、ベースバンド信号を可変増幅する可変増幅器１０９と、増幅後のベースバンド信号と所定のＶＣＯからの発振信号とをミキシングするミキサ１１０と、ミキシング後のベースバンド信号をフィルタリングするバンドパスフィルタ１１１と、フィルタリング後のベースバンド信号をＡ／Ｄ変換してベースバンド処理回路１１５に出力するＡＤＣ（Ａ／Ｄコンバータ）１１３とを備える。尚、フィルタリング後のベースバンド信号を受信したベースバンド処理回路１１５は、本発明の技術的思想に密接的には係りの無い所定の信号処理を行うものであり、かつステーション端末ＳＴＡ１，ＳＴＡ２の動作に資する前処理（例えば所定のビット列への変換等を含む）等を行うものでもある。
【００２０】
ＲＦ１３の受信系は、第２に、バンドパスフィルタ１０７によりフィルタリングされたベースバンド信号の信号強度、即ち電圧値を検出するＤＥＴ（ディテクタ）１０８と、検出された電圧値をＡ／Ｄ変換してベースバンド処理回路１１５に出力するＡＤＣ（Ａ／Ｄコンバータ）１１２とを備える。尚、ベースバンド信号の電圧値を取得したベースバンド処理回路１１５は、詳しくは図２に示し後述する通り本発明の技術的思想に係る処理を行うものである。
【００２１】
ＲＦ１３の送信系は、ベースバンド処理回路１１５が設定した送信電力の強度に基づく所定の出力信号をＤ／Ａ変換するＤＡＣ（Ｄ／Ａコンバータ）２０７と、ディジタルに変換後の出力信号にフィルタリングを行うバンドパスフィルタ２０６と、出力信号と所定のＶＣＯからの発振信号とをミキシング（例えば１／２・ｃｏｓ（α±β）を処理する。α：出力信号、β：発振信号）するミキサ２０５と、ミキシング後の出力信号をベースバンド処理回路１１５の後述する処理に伴い可変増幅する可変増幅器２０４と、増幅後の出力信号にフィルタリングを行うバンドパスフィルタ２０３と、フィルタリング後の出力信号を増幅してスイッチ１０３，１０４を介しアンテナ１０１等から送出させるローノイズアンプ２０１とを備える。
【００２２】
一方、ベースバンド処理回路１１５は、図２に示すように、ＲＦ１３のＤＥＴ１０８が検出したベースバンド信号の信号強度、即ち信号電圧値のアナログ量から受信した無線信号（ビーコン信号）の電界強度を判定する電界強度判定部３０１と、判定された無線信号の電界強度に基づいてアクセスポイントＡＰ１との距離を推定する距離推定部３０３と、推定されたアクセスポイントＡＰ１との間の距離の値に基づいて無線信号の送信電力の強度を決定する送信電力決定部３０５と、決定された送信電力の強度を例えば該強度より若干低い低レベルから徐々に高レベルの方向に上げていくべくＲＦ１３の送信系の可変増幅器２０４を制御する送信電力制御部３０７とを備える。これらはハードウエアで構成しても良く、あるいはソフトウエアで構成しても良い。これらの動作タイミングは例えばＣＰＵ（図示せず：中央演算処理装置）で制御する態様がある。
【００２３】
即ち、送信電力制御部３０７は、ステーション端末ＳＴＡ１等とアクセスポイントＡＰ１との間で会話的に無線信号を送受信して無線ＬＡＮのリンクを確立する際に、アクセスポイントＡＰ１からリンク確立完了を示す信号（例えば応答を示すレスポンス信号やアクノレジー信号等）を受信した時点の前記送信電力の強度を検出し、以後、基本的には、該送出電力の強度を用いてアクセスポイントＡＰ１を中継するデータ通信をＲＦ１３に対し行わせる。但し、本例では、上述の如く、送信電力制御部３０７は、送信電力決定部３０５が決定した送信電力の強度を例えば該強度より若干低い低レベルから徐々に高レベルの方向に上げていくべく可変増幅器２０４を制御する。送信電力の強度を徐々に高レベルに上げてゆく場合、リンク確立完了時のレベルで保ち、以後、昇圧を行わないという態様がある。
【００２４】
一方、送信電力制御部３０７は、ベースバンド処理回路１１５の他の回路系等の駆動を以ってＲＦ１３の送信系に所定の出力信号を出力するタイミングに合わせて可変増幅器２０４を制御するものである。尚、リンク確立完了後は、電界強度判定部３０１、距離推定部３０３、および送信電力決定部３０５を非作動の状態に維持しても良い。
【００２５】
一方、送信電力決定部３０５は、距離推定部３０３が推定した距離に対応する送信電力の強度よりも所定の値だけ低いレベルの強度を設定し、送信電力制御部３０７は、送信電力決定部３０５が設定した前記所定の値だけ低いレベルの送信電力の強度の値から徐々に送出電力の強度を上げていくべく可変増幅器２０４を制御するという態様（態様２）も好ましい。この場合も、リンク確立完了時に送信電力の増強を止めるという態様がある。
【００２６】
尚、送信電力制御部３０７は、リンク確立完了を以って設定した送信電力の強度にある所定の余裕（即ち所定の増強）を与えた送信電力の強度を用いてデータ通信を行うべく可変増幅器２０４を制御するという態様も好ましい。この制御の態様は、上述した態様２に適用しても良いことは勿論である。
【００２７】
（動作の具体例）
無線ＬＡＮ装置において、最初にステーション端末ＳＴＡ１等が、あるアクセスポイントＡＰ１のＢＳＳ（ベーシックサービスセット）にリンクするためには、アクセスポイントＡＰ１から周期的に送出されるビーコン信号を検知する必要がある。ビーコン信号は、ステーション端末ＳＴＡ１等にアクセスポイントＡＰ１の存在を知らせると同時にそのＢＳＳ内でのＩＤ検知や認証等を行うための基準となる信号でもある。ビーコン信号を受信したステーション端末ＳＴＡ１等は、その受信したビーコン信号及びデータ等から付近にあるアクセスポイントＡＰ１に対して認証やアソシエーション等のリンク確立を行うための無線信号を送出する。
【００２８】
例えばステーション端末ＳＴＡ１等のＰＡ（図示せず：Power Amplifier）は、送信時の出力信号を歪ませない程度に増幅してアンテナ１０１端等に送出するものである。ＰＡは一般的にＧａＡｓやＩｎＧａＰ等の化合物を用いた半導体素子で構成されるが、その効率は必ずしも良くなく、ＰＡだけでも０．５Ｗ〜２Ｗ程度の電力消費が必要となる。ＰＡの消費電力を低く抑えるためにはＰＡのバイアス信号を下げれば良いが、これは、アンテナ１０１端等からの送出電力を落とすことを意味し、電波の届く範囲が狭くなることに等しい。
【００２９】
このように、接続性能を落とさない程度でＰＡの消費電力を低く抑えることができれば、例えばステーション端末ＳＴＡ１等のシステム全体の消費電力の大部分の電力を低く抑えることができる。もし、送信相手に対して必要最小限の信号を送出できることがあらかじめわかるのであれば問題はないが、現実的には不可能である。そこで、無線リンク確立の際の信号強度から推定して送信信号の送出電力を不必要に大きくしなければ消費電力が低く抑えられる。特に、アクセスポイントＡＰ１のすぐそばにステーション端末ＳＴＡ１等を置いたときには送信電力を小さくしてもアクセスが可能であり低消費電力を低減することが可能であることは勿論である。
【００３０】
図３に示すように、あるアクセスポイントＡＰ１の近くでステーション端末ＳＴＡ１等を起動しようとするとき、ステーション端末ＳＴＡ１は、受信モードにして、アクセスポイントＡＰ１から電波の届く範囲にないかを判断する。この図の場合、ステーション端末ＳＴＡ１は、アクセスポイントＡＰ１からのビーコン信号が検知できるため、アクセスポイントＡＰ１と無線リンクの確立を行おうとする。このとき、ステーション端末ＳＴＡ１の電界強度判定部３０１は、アクセスポイントＡＰ１から受信したビーコン信号からその電波強度（あるいは電界強度）を測定する。この電波強度の測定は電送信号中に含まれるトレーニング信号で行うとよい。例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａではプリアンブル信号のロングトレーニング信号で行うとＯＦＤＭの全サブチャンネルが送出されるので、より精度良くパワー検出が行える。
【００３１】
距離推定部８０３は、その電界強度の測定結果と、例えばあらかじめ用意しておいた距離を推定できる対応表（テーブル）等の距離測定手段を用いてアクセスポイントＡＰ１までの距離を推定する。この推定結果から、今度は無線リンク確立を行うため、ステーション端末ＳＴＡ１のベースバンド処理回路１１５からの信号送出が行われる。このとき、アクセスポイントＡＰ１までの距離はある程度推測できているため、ステーション端末ＳＴＡ１の送信電力のレベルはある程度制御できる。つまり、アクセスポイントＡＰ１とステーション端末ＳＴＡ１が近ければ弱い送信電力で済むし、推定距離が遠ければその距離に対応して強い送信電力に設定する。
【００３２】
しかし、推定した距離が必ずしも正しくない場合もあり得るため、送信電力制御部３０７は、送出電力をある程度低いレベルから徐々に大きくしていきながらアクセスポイントＡＰ１とのリンク確立を試みる。送信レベルをある程度大きくしたところで、アクセスポイントＡＰ１とのリンク確立が完了し、アクセスポイントＡＰ１とステーション端末ＳＴＡ１等とのデータ通信が可能となる。
【００３３】
このとき、ステーション端末ＳＴＡ１等の送出する送信電力はアクセスポイントＡＰ１には認識できているが、図４に示すように、ステーション端末ＳＴＡ２の無線信号がステーション端末ＳＴＡ１に直接届かない場合がある（隠れ端末問題）。特にステーション端末ＳＴＡ２の送信電圧を低いレベルにしたときはこの問題が発生しやすい。しかし、アクセスポイントＡＰ１を使用したアクセスにおいては、アクセスポイントＡＰ１だけがステーション端末ＳＴＡ１を認識できれば、送受信に問題が起こることはなく、これは、ＩＥＥＥ８０２．１１規格によるところのＲＴＳ／ＣＴＳ制御で解決できる。
【００３４】
次に、図５に示すフローチャートを参照しベースバンド処理回路１１５の動作例について説明する。まずステップ５０１においてステーション端末ＳＴＡ１に起動がかけられると、ステップ５０２においてアクセスポイントＡＰ１からのビーコン信号が検出されたか否かを判定する。ビーコン信号を検出した場合、ステップ５０３において電界強度判定部３０１を起動して、その電界強度を測定する。続いてステップ５０４において距離測定部３０３を起動して、その電界強度の値からアクセスポイントＡＰ１までの距離を推定する。そしてステップ５０５において送信電力決定部３０５を起動して、送信信号の初期送信電力を決定する。
【００３５】
さらにステップ５０６においてベースバンド処理回路１１５は無線リンク確立信号をＲＦ１３の送信系に送出するが、この信号が上記初期送信電力を以ってアクセスポイントＡＰ１まで届いていれば、アクセスポイントＡＰ１は応答を返すはずである。このため、ステップ５０７においてアクセスポイントＡＰ１から無線リンク確立の応答があるか否かを判定する。ここで無線リンク確立の応答がないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップ５０８において初期送信電力に所定の増量値を加え、かつその送信電力（初期送信電力よりもやや強い送信電力）にある送信信号を送信する。即ち、ここでは無線リンク確立の応答が届かなかったものとして次の無線リンク確立信号の送出タイミングを待ち送信信号を送信することになる。そしてステップ５０９において再びアクセスポイントＡＰ１から無線リンク確立の応答があるか否かを判定する。
【００３６】
かくして、ステップ５０９においてアクセスポイントＡＰ１から無線リンク確立の応答があったと判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップ５０６に移行して上述の処理を繰り返す。このようにしてアクセスポイントＡＰ１からの応答があるまでステップ５０６からステップ５０９までの処理を繰り返す。そしてステップ５０７においてアクセスポイントＡＰ１から無線リンク確立の応答があったと判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップ５１０において送信電力決定部３０５および送信電力制御部３０７を起動して送信電力のレベルを決定し、かつ該送信電力の無線信号を送出した後、その送信電力でのデータ通信処理へと移行する。即ち、アクセスポイントＡＰ１からの応答があったときの送信電力の強度（レベル）を使用してデータ通信が始まる。
【００３７】
本実施の形態においては、無線ＬＡＮを確立する際に、送信電力制御部３０７が、基本的にはアクセスポイントＡＰ１からリンク確立完了を示す信号を受信した時点の送信電力の強度を用いてデータ通信を行わせるため、送信電力の強度を高い安定性および柔軟性を以って適切な強度に低く抑え、これにより安定的に消費電力を低減することができる。
【００３８】
また、一つの態様においては、送信電力決定部３０５が、距離推定部３０３が推定したアクセスポイントＡＰ１までの距離に対応する送信電力の強度よりも所定の値だけ低いレベルの強度を設定し、かつ送信電力制御部３０７が、送信電力決定部３０５が設定した前記所定の値だけ低いレベルの送信電力の強度の値から徐々に送出電力の強度を上げていくため、送信電力の低レベル化の実現にあたって、より安定度が増すとともに、より柔軟性が向上するという利点がある。
【００３９】
また、一つの態様においては、送信電力制御部３０７は、アクセスポイントＡＰ１とのリンク確立完了を以って設定した送信電力の強度にある所定の余裕（即ち所定の増強）を与えた送信電力の強度を用いてデータ通信を行わせるため、送信電力の低レベル化の実現にあたって、さらに安定度が増すとともに、さらに柔軟性が向上するという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る無線端末装置の要点の構成を示すブロック図である。
【図２】一実施の形態に係る無線端末装置内のベースバンド処理回路の要点の構成を示すブロック図である。
【図３】一実施の形態に係る無線端末装置を以って無線ＬＡＮを構築した場合の一例を説明する説明図である。
【図４】一実施の形態に係る無線端末装置を以って無線ＬＡＮを構築した場合の他の一例を説明する説明図である。
【図５】一実施の形態に係る無線端末装置の動作例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
ＡＰ１  アクセスポイント
１１  無線端末装置
ＳＴＡ１，ＳＴＡ２  ステーション端末
１３  ＲＦ（高周波回路）
１０１，１０２  アンテナ
１０３，１０４  スイッチ
１０５，２０１  ローノイズアンプ
１０６，１１０，２０２，２０５  ミキサ
１０７，１１１，２０３，２０６  バンドパスフィルタ
１０９，２０４  可変増幅器
１０８  ＤＥＴ（ディテクタ）
１１２，１１３  ＡＤＣ（Ａ／Ｄコンバータ）
１１５  ベースバンド処理回路
２０７  ＤＡＣ（Ｄ／Ａコンバータ）
３０１  電界強度判定部
３０３  距離推定部
３０５  送信電力決定部
３０７  送信電力制御部
【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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