(57)【要約】【課題】より効率的な無線通信を実現することを可能にする。【解決手段】通信装置によって送信される受信確認応答を受信する受信部と、前記受信確認応答が受信されたタイミングを起点にして受信待機期間を設定し、前記受信待機期間にて前記受信部に信号受信を待機させる制御部と、を備える、無線装置を提供する。【選択図】図６
2018020820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信装置によって送信される受信確認応答を受信する受信部と、
前記受信確認応答が受信されたタイミングを起点にして受信待機期間を設定し、前記受信待機期間にて前記受信部に信号受信を待機させる制御部と、を備える、
無線装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記受信確認応答が受信されたタイミングから所定の時間が経過した後の期間を前記受信待機期間として設定する、
請求項１に記載の無線装置。
【請求項３】
前記無線装置は、
前記受信部により受信された前記受信確認応答と参照信号との相関を検出する検出部とさらに備え、
前記制御部は、前記相関のピークのタイミングに応じた間隔長を特定し、前記受信確認応答が受信されたタイミングから前記間隔長が経過した後の期間を前記受信待機期間として設定する、
請求項１に記載の無線装置。
【請求項４】
前記検出部は、前記無線装置の識別情報に基づいて前記受信確認応答を検出する、
請求項３に記載の無線装置。
【請求項５】
前記検出部は、前記識別情報に基づいて前記受信確認応答を検出するための期間を特定し、前記相関のピークが前記期間内に含まれることに基づいて前記受信確認応答を検出する、
請求項４に記載の無線装置。
【請求項６】
通信装置によって送信される受信確認応答を受信することと、
前記受信確認応答が受信されたタイミングを起点にして受信待機期間を設定し、当該受信待機期間にて信号受信を待機させることと、を有する、
制御方法。
【請求項７】
無線装置に対して受信確認応答を送信する送信部と、
前記受信確認応答の送信タイミングを起点にして信号の送信タイミングを設定し、前記信号の送信タイミングにて前記送信部に前記信号を送信させる制御部と、を備える、
通信装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記受信確認応答の送信タイミングから所定の時間が経過した後の時点を前記信号の送信タイミングとして設定する、
請求項７に記載の通信装置。
【請求項９】
前記無線装置によって複数回送信される、同一データを含む信号の検出を行う検出部と、
検出された前記信号からペイロードを取得し、前記ペイロードを合成し、合成後のペイロードに対して復調処理を行う復調部と、をさらに備える、
請求項７に記載の通信装置。
【請求項１０】
前記制御部は、既に検出された信号に含まれるペイロードに対する前記復調処理が成功するために必要な信号の受信タイミングを予測し、前記受信タイミングより後の時点を前記信号の送信タイミングとして設定する、
請求項９に記載の通信装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記復調処理が成功するために必要な合成回数と、実際に行われた合成回数を、複数の前記無線装置毎に取得し、前記必要な合成回数から前記実際に行われた合成回数を引いて得られる値の最大値を算出し、前記最大値に基づいて前記受信タイミングを予測する、
請求項１０に記載の通信装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記受信確認応答の送信先である無線装置の識別情報、または、前記信号の送信に関する情報に基づいて、前記受信確認応答の位相の変化量を決定する、
請求項７に記載の通信装置。
【請求項１３】
前記信号の送信に関する情報は、前記信号の送信の有無、または、前記信号の送信タイミングに関する情報である、
請求項１２に記載の通信装置。
【請求項１４】
無線装置に対して受信確認応答を送信することと、
前記受信確認応答の送信タイミングを起点にして信号の送信タイミングを設定し、前記信号の送信タイミングにて前記信号を送信させることと、を有する、
通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、無線装置、通信装置、制御方法および通信制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、センサ機能を有する端末から無線通信により情報を収集するための無線センサネットワークが注目されている。無線センサネットワークの用途は、興味対象の位置を確認する用途、および興味対象の行動を管理する用途など、多岐に渡る。【０００３】
既存のセルラーシステムおよび無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの無線通信システムにおいては、基地局またはアクセスポイントのような親局が、通信リソースの管理を行う。例えば、親局は、定期的に基準信号を送信し、子局側の通信端末のための通信リソースを決定し、決定した通信リソースを所定の制御プロトコルに従って子局に通知し、子局は、基準信号の受信結果および通知された通信リソースを用いて通信を行う。当該管理により、複数の通信端末が行う通信間での干渉を回避または抑制することが可能である。特許文献１には、子局の受信待機期間を適切に制御し、受信のために消費される電力を削減できる通信方式が開示されている。この方式では、親局が、次回の受信待機期間情報（制御情報）をペイロードに含む信号を子局へ送信することによって、子局が次回の受信待機期間を把握することができるため、無駄な受信処理が回避され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１８１０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、無線通信システムにおいて、親局が、受信待機期間をペイロードに含む信号を子局へ送信することは、必ずしも効率的ではない。例えば、当該信号を受信するために、子局の電力が消費される。特に、センサネットワークに属する通信装置（端末）が送信するデータは数ｂｙｔｅ程度の少量データである場合が想定され、この場合、制御情報の送信のために消費される電力の、データの送信のために消費される電力に対する割合が大きくなってしまう。また、ペイロードに受信待機期間情報を含ませるために、限りある無線資源が消費されることになる。【０００６】
そこで、本開示は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本開示の目的とするところは、より効率的な無線通信を実現することが可能な、新規かつ改良された無線装置、通信装置、制御方法および通信制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示によれば、通信装置によって送信される受信確認応答を受信する受信部と、前記受信確認応答が受信されたタイミングを起点にして受信待機期間を設定し、前記受信待機期間にて前記受信部に信号受信を待機させる制御部と、を備える、無線装置が提供される。【０００８】
また、本開示によれば、通信装置によって送信される受信確認応答を受信することと、前記受信確認応答が受信されたタイミングを起点にして受信待機期間を設定し、当該受信待機期間にて信号受信を待機させることと、を有する、制御方法が提供される。【０００９】
また、本開示によれば、無線装置に対して受信確認応答を送信する送信部と、前記受信確認応答の送信タイミングを起点にして信号の送信タイミングを設定し、前記信号の送信タイミングにて前記送信部に前記信号を送信させる制御部と、を備える、通信装置が提供される。【００１０】
また、本開示によれば、無線装置に対して受信確認応答を送信することと、前記受信確認応答の送信タイミングを起点にして信号の送信タイミングを設定し、前記信号の送信タイミングにて前記信号を送信させることと、を有する、通信制御方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように本開示によれば、より効率的な無線通信を実現することが可能である。【００１２】
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の実施形態に係る無線通信システムを示す図である。
【図２】センサ端末が送信するＵＬデータフレームを示す図である。
【図３】基地局が送信する受信確認応答（ＡＣＫ）フレームを示す図である。
【図４】センサ端末によるＡＣＫフレームの検出を示す図である。
【図５】センサ端末によるＡＣＫフレームの検出を示す図である。
【図６】本開示の実施形態に係るセンサ端末の機能構成を示す図である。
【図７】本開示の実施形態に係る基地局の機能構成を示す図である。
【図８】センサ端末がＵＬデータフレームを送信し、ＤＬデータフレームを受信する動作を示すフローチャートである。
【図９】基地局がＵＬデータフレームを受信し、ＤＬデータフレームを送信する動作を示すフローチャートである。
【図１０】オフセットの概要を示す図である。
【図１１】基地局が送信するＡＣＫフレームを示す図である。
【図１２】センサ端末によるＡＣＫフレームの検出を示す図である。
【図１３】センサ端末によるＡＣＫフレームの検出を示す図である。
【図１４】基地局がＤＬデータフレームの送信タイミングを決定する動作を示すフローチャートである。
【図１５】基地局が送信するＡＣＫフレームを示す図である。
【図１６】センサ端末によるＡＣＫフレームの検出を示す図である。
【図１７】センサ端末によるＡＣＫフレームの検出を示す図である。
【図１８】本開示の実施形態に係るセンサ端末と基地局のハードウェア構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１５】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．無線通信システムの概要
２．各装置の構成
３．各装置の動作
４．第１の変形例
５．第２の変形例
６．ハードウェア構成
【００１６】
＜１．無線通信システムの概要＞
本開示の実施形態は、無線センサネットワークを形成する無線通信システムに関する。まず、図１を参照し、本開示の実施形態による無線通信システムの概要を説明する。
【００１７】
（１−１．無線通信システムの構成）
図１は、本開示の実施形態に係る無線通信システムを示す図である。図１に示すように、本開示の実施形態による無線通信システムは、複数の基地局２００と、複数のセンサ端末１００と、アプリケーションサーバ３００と、を備える。
【００１８】
基地局２００は、センサ端末１００と無線通信を行う機能、および、アプリケーションサーバ３００と有線通信を行う機能を有する。例えば、基地局２００は、セル内に位置するセンサ端末１００と無線通信を行う。図１に示した例では、基地局２００Ａは、基地局２００Ａのセル内に位置するセンサ端末１００Ａ、１００Ｂおよび１００Ｃと無線通信を行い、基地局２００Ｂは、基地局２００Ｂのセル内に位置するセンサ端末１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆおよび１００Ｇと無線通信を行う。特に、本実施形態による基地局２００は、センサ端末１００からセンサデータを受信し、当該センサデータをアプリケーションサーバ３００に送信する。
【００１９】
センサ端末１００は、センサ機能、および基地局２００と無線通信を行う機能を有する。例えば、センサ機能は、加速度センサ、ジャイロセンサ、温度センサ、気圧センサ、音圧センサ、脈拍センサまたはＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）などの、多様なセンサにより実現され得る。センサ端末１００は、センサ機能により取得したセンサデータを基地局２００に送信する。
【００２０】
アプリケーションサーバ３００は、センサ端末１００により得られたセンサデータを基地局２００から受信し、受信したセンサデータを用いたサービスを提供する。センサデータを用いたサービスは、興味対象の位置を確認するサービス、および興味対象の行動を管理するサービスなど、多岐に渡る。興味対象の位置を確認するサービスに関しては、例えば、ＧＰＳ機能を有するセンサ端末１００を高齢者や子供が装着し、アプリケーションサーバ３００が基地局２００を介してセンサ端末１００から位置情報を取得しておくことにより、家族や行政に高齢者や子供の位置を提供することが可能である。興味対象の行動を管理するサービスに関しては、例えば、加速度センサを有するセンサ端末１００を牛や豚などの家畜に装着させ、アプリケーションサーバ３００が基地局２００を介してセンサ端末１００から家畜の動きに関する情報を取得することにより、放牧地での家畜の行動管理を行うことが可能である。
【００２１】
なお、本実施形態においては無線装置の一例としてセンサ機能を有するセンサ端末１００を説明するが、センサ機能を有さない無線装置にも本実施形態を適用可能である。例えば、無線装置は、外部装置からデータを供給され、供給されたデータを基地局２００に送信してもよい。外部装置が自動販売機である場合、無線装置は、自動販売機から売上げデータが供給され、売上げデータを基地局２００に送信してもよい。なお、本実施形態においては通信装置の一例として基地局２００を説明する。
【００２２】
（１−２．無線通信の概要）
以上、本開示の実施形態による無線通信システムの構成を説明した。続いて、無線通信システムにおける基地局２００とセンサ端末１００との無線通信の概要を説明する。
【００２３】
−通信リソース
基地局２００とセンサ端末１００は、時間軸上で区分された各通信リソースの開始タイミングを共有する。当該共有は、例えば、基地局２００が時間同期のための基準信号を送信し、センサ端末１００が当該基準信号を受信することで実現され得る。しかし、センサ端末１００が当該基準信号の受信を継続的に行うと、相応の電力が消費される。このため、基地局２００とセンサ端末１００は、各々が管理する絶対時刻に基づいて各通信リソースの開始タイミングを共有してもよい。センサ端末１００は、例えば、上記絶対時刻をＧＰＳの受信処理により取得可能である。
【００２４】
−長距離伝送
無線通信システムをより低コストで実現するために、１つの基地局２００がカバーするセルエリアを広くすること、すなわち、長距離伝送が有効である。長距離伝送では、無線通信システムを構成する基地局２００の数を低減することが可能である。
【００２５】
また、利用可能な最大送信電力が制限されるようにセンサ端末１００のハードウェアを設計することにより、センサ端末１００のコストを下げることも可能である。しかし、送信電力が制限されると、通信可能な距離も制限される。この点に関し、センサ端末１００が低送信電力で長距離伝送を行う技術として、例えばセルラー通信で採用されているＨ−ＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ−ＡＲＱ）が存在する。Ｈ−ＡＲＱは、送信側が同一フレームを繰り返し送信し、受信側が複数のフレームを信号処理により合成することで、受信感度を向上するための技術である。
【００２６】
より具体的に説明すると、Ｈ−ＡＲＱに従うセンサ端末１００は、基地局２００から受信確認応答（以降、「ＡＣＫ」と呼称する）フレームが受信されるまで、あるいは、送信回数が上限に達するまで、フレームを繰り返し送信する。基地局２００は、新たなフレームが受信される度にフレーム合成を行い、復調に成功した場合にはセンサ端末１００にＡＣＫフレームを送信する。本書においては、このＨ−ＡＲＱに従う無線通信システムについて説明するが、これは一例であり、本開示は様々な通信方式に適用され得る。
【００２７】
−フレーム構成
図２は、センサ端末１００が基地局２００へ送信するフレームを示す説明図である。図２に示すように、センサ端末１００が送信するフレームは、プリアンブル１０と、ＳＦＤ（Ｓｙｎｃ  Ｆｒａｍｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）１１と、端末ＩＤ１２と、データ１３と、ＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｃｈｅｃｋ）１４と、パリティビット１５と、を含む。
【００２８】
プリアンブル１０は、基地局２００においてフレームの検出のために用いられる信号パターンである。ＳＦＤ１１は、フレーム内でのペイロード（端末ＩＤ１２〜パリティビット１５）の開始位置を示す信号パターンである。基地局２００は、プリアンブル１０が検出されたフレームから当該ＳＦＤ１１を検出することにより、以降がペイロードであることを認識する。
【００２９】
端末ＩＤ１２は、フレームを送信するセンサ端末１００のＩＤである。当該ＩＤは、例えばセンサ端末１００の固有の番号であってもよい。データ１３は、アプリケーションサーバ３００における利用のためのデータであり、加速度情報や位置情報などのセンサデータが当該データ１３に含まれ得る。ＣＲＣ１４は、当該フレームの受信が成功したか否かの判断に用いられる。パリティビット１５は、端末ＩＤ１２、データ１３およびＣＲＣ１４に応じて生成される冗長ビットであり、当該パリティビット１５の利用により、基地局２００でのフレームの受信成功率が向上する。
【００３０】
続いて、図３は、基地局２００がセンサ端末１００へ送信するＡＣＫフレームを示す図である。まず、所定の符号系列２０に対して巡回シフトが行われることによって符号系列２１が生成され、当該符号系列２１がプリアンブルとして用いられる。そして、ＡＣＫフレームは、当該プリアンブルのみによって構成され、ペイロードを含まない。巡回シフトとは、フレームを構成する符号を一方向（本実施形態においては、フレームの先頭から末尾に向かう方向）にずらす処理である。図３に示すように、符号系列２０に対して巡回シフトが行われることによって、符号系列２０の先頭である符号ａは、符号系列２１において、末尾方向へシフトしている。また、符号系列２０の末尾である符号ｂは、符号系列２１において、先頭へ巡回し、さらに、末尾方向へシフトしている。
【００３１】
本実施形態においては、巡回シフト量は、ＡＣＫフレームの宛先であるセンサ端末１００の識別情報である端末ＩＤの一部によって決定される。一例として図３では、巡回シフト量は、端末ＩＤの下位５ビットの１０進数に相当する値（０〜３１。以降、便宜的に「端末ＩＤ」と呼称する）に、変数Ｄを乗算して得られる値である。これにより、基地局２００は、ＡＣＫフレームの宛先を巡回シフト量で示すことができる。例えば図３では、基地局２００は、３２台のセンサ端末１００を巡回シフト量で区別することができる。ここで、変数Ｄは、Ｄビットの巡回シフトによって生じる時間軸上の変移量が無線通信システムにおける最大伝搬遅延量よりも大きくなるように設定される値である。これによる効果については後述する。
【００３２】
ＡＣＫフレームに用いられる符号系列は、自己相関および相互相関が低い、またはゼロである符号系列であれば任意である。例えばＭ系列、または、ＣＡＺＡＣ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｚｅｒｏ  Ａｕｔｏ−Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）系列の一種であるＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列等が使用されてもよい。
【００３３】
−ＡＣＫフレームの受信方法
続いて、図４および図５を参照して、センサ端末１００が、基地局２００によって送信されたＡＣＫフレームを受信する方法について説明する。図４および図５は、センサ端末１００によるＡＣＫフレームの検出を示す図である。
【００３４】
上述のとおり、基地局２００は、ＡＣＫフレームの宛先であるセンサ端末１００の端末ＩＤに基づいて巡回シフトを行うことによってＡＣＫフレームを生成する。図４に示した例では、端末ＩＤが１であるセンサ端末１００Ａ宛のＡＣＫフレーム（以降、「ＡＣＫ_Ａ」と呼称する）は、Ｄビットの巡回シフトが行われており、端末ＩＤが３であるセンサ端末１００Ｂ宛のＡＣＫフレーム（以降、「ＡＣＫ_Ｂ」と呼称する）は、３Ｄビットの巡回シフトが行われている。
【００３５】
センサ端末１００は、ＡＣＫフレームが含まれる無線信号をアンテナにより電気信号に変換し、当該電気信号にアナログ処理およびダウンコンバージョンを施すことにより、ベースバンドの受信信号を出力する。そして、センサ端末１００は、参照信号と受信信号との相関を求めることによってＡＣＫフレームを検出する。ここで、参照信号とは、基地局２００が用いた符号系列と同一の符号系列であり、巡回シフトが行われていないプリアンブルである。
【００３６】
受信信号と参照信号との相関の算出方法について、センサ端末１００は、式（１）に示すように、受信信号の離散フーリエ変換と、参照信号の複素共役の離散フーリエ変換とをサンプル毎に乗算し、乗算結果としてＣＯＲＲ[ｋ]を算出する。式（１）におけるＲＸ[ｋ]は、受信信号が離散フーリエ変換された結果であり、ＲＥＦ＊[ｋ]は、参照信号の複素共役が離散フーリエ変換された結果であり、Ｌは離散フーリエ変換対象のサンプル数を表している。
【数１】
2018020820.tif 000003
【００３７】
そして、センサ端末１００は、式（２）に示すように、乗算結果であるＣＯＲＲ[ｋ]に対して離散逆フーリエ変換を行い、その結果としてｃｏｒｒ[ｎ]を算出する。複素信号を電力信号に変換することで相関値を算出し、相関値のピークを探索する。式（１）と同様に、Ｌは離散フーリエ変換対象のサンプル数を表している。
【数２】
2018020820.tif 000004
【００３８】
また、センサ端末１００は、参照信号を周波数軸上でシフトさせながら受信信号との相関値を算出することで、相関値のピークを探索してもよい。
【００３９】
図５には、センサ端末１００によって検出された、ＡＣＫ_ＡおよびＡＣＫ_Ｂの相関値のピークが示されている。巡回シフトによって、ＡＣＫフレームの先頭がセンサ端末１００に受信されたタイミングから、相関値のピークが検出されるタイミングまでに時間差が発生する。例えば、図５のＡＣＫ_Ａについては、ＡＣＫ_Ａの先頭がセンサ端末１００Ａに受信されたタイミングから、相関値のピークが検出されるタイミングまでに、Ｄビットの巡回シフトによって生じる時間軸上の変移量程の時間差（以降、便宜的に「〜Ｄの時間差」と呼称する場合がある）が発生している。ＡＣＫ_Ｂについては、ＡＣＫ_Ｂの先頭がセンサ端末１００Ａに受信されたタイミングから、相関値のピークが検出されるタイミングまでに、３Ｄの時間差が発生している。
【００４０】
センサ端末１００Ａは、自端末の端末ＩＤを把握しているため、自端末宛のＡＣＫフレームに対応する巡回シフト量を特定できる。そして、センサ端末１００Ａは、特定した巡回シフト量に対応する時間（以降、「検出窓」と呼称する）に、相関値のピークが含まれていることにより、自端末宛にＡＣＫフレームが送信されたと判断する。センサ端末１００Ｂも同様の方法で、自端末宛にＡＣＫフレームが送信されたと判断する。図５に示した例では、センサ端末１００Ａは、時間軸上のＤ〜２Ｄを検出窓とし、センサ端末１００Ｂは、時間軸上の３Ｄ〜４Ｄを検出窓としている。
【００４１】
また、上述のとおり、変数Ｄは、Ｄビットの巡回シフトによって生じる時間軸上の変移量が最大伝搬遅延量よりも大きくなるように設定される。これにより、相関値のピークが、伝搬遅延の影響により、ＡＣＫフレームの宛先であるセンサ端末１００の検出窓外に発生するという事態を防ぐことができる。以上により、基地局２００は、巡回シフトによってＡＣＫフレームの宛先を指定することができ、センサ端末１００は、自端末宛のＡＣＫフレームを特定することができる。
【００４２】
ここで、センサ端末１００は、自端末の端末ＩＤに基づいて、予め参照信号を巡回シフトし、巡回シフト後の参照信号を用いて受信信号との相関を求めてもよい。この場合、ＡＣＫの先頭がセンサ端末１００Ａに受信されたタイミングから、相関値のピークが検出されるタイミングまでに、巡回シフトを起因とした時間差が発生しない。例えば、図５のＡＣＫ_Ａについては、巡回シフトを起因とするＤの時間差がなくなる。
【００４３】
また、巡回シフトは、センサ端末１００を識別できる何らかの情報であれば、端末ＩＤ以外の情報に基づいて行われることも可能である。例えば、センサ端末１００の発振器によって生成される搬送波の周波数には、発振器の個体差に起因する周波数誤差が含まれる。基地局２００は、この周波数誤差に基づいて巡回シフトを行ってもよい。センサ端末１００は、自端末の周波数誤差を把握しているため、検出窓を特定することができる。
【００４４】
また、基地局２００は、巡回シフト以外の方法によってＡＣＫフレームの宛先を指定してもよい。例えば、基地局２００は、ＡＣＫフレームの生成に利用される符号系列の種類によって、宛先を指定してもよい。より具体的に説明すると、基地局２００は、宛先であるセンサ端末１００毎に異なる符号系列を用いてＡＣＫフレームを生成する。センサ端末１００は、自端末用の符号系列を把握しており、当該符号系列を元に生成された参照信号と、受信信号との相関を求めることで、ＡＣＫフレームを検出することができる。
【００４５】
（１−３．背景）
無線センサネットワークにおいては、センサ端末１００の消費電力を低下させることが重要である。多数のセンサ端末１００の各々に対して電池交換または充電を行うことによって大きな作業負荷が発生し、センサ端末１００の設置場所によっては、電池交換等を行うことが難しい場合も起こり得るからである。
【００４６】
ここで、センサ端末１００の消費電力を低下させるためには、間欠受信という手法が有効である。間欠受信とは、受信待機が常時行われるのではなく、必要な期間にだけ行われることによって、センサ端末１００の低消費電力化を実現する手法である。
【００４７】
無線センサネットワークにおいて、センサ端末１００が間欠受信を行うためには、センサ端末１００は、何らかの方法で信号が送信されるタイミングを把握する必要がある。例えば、基地局２００が、信号の送信タイミングが含まれる制御情報をセンサ端末１００に送信しておくことによって、センサ端末１００が送信タイミングを把握する方法が考えられる。
【００４８】
しかし、この方法は、公衆網規格である３ＧＰＰ  ＨＳＤＰＡ（Ｔｈｉｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ  Ｐｒｏｊｅｃｔ  Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｄｏｗｎｌｉｎｋ  Ｐａｃｋｅｔ  Ａｃｃｅｓｓ）またはＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）等のシステムを想定しているため、下り回線の無線フレームが十分に長く、ペイロードに多くの制御情報を含めることができることを前提にしている。
【００４９】
一方、無線センサネットワークにおいて、センサ端末１００が長い無線フレームを処理することは、センサ端末１００の消費電力が増加するため、好ましくない。また、無線資源が限られた環境では、制御情報の伝送に無線資源が割かれることは好ましくない。
【００５０】
そこで、本件の開示者は、上記事情に着眼して本開示の実施形態を創作するに至った。本開示の実施形態によれば、センサ端末１００は、ＡＣＫフレームを受信したタイミングを起点にして、その他のデータフレーム（以降、「ＤＬデータフレーム」と呼称する）の受信のための受信待機期間を設定し、この受信待機期間内でＤＬデータフレームを受信する。一方、基地局２００は、ＡＣＫフレームを送信したタイミングを起点にして、ＤＬデータフレームの送信タイミングを設定し、当該送信タイミングにＤＬデータフレームを送信する。このように、ＡＣＫフレームに基づいてＤＬデータフレームの送受信が制御されることにより、より効率的な無線通信を実現することが可能である。以下、このような本開示の実施形態の構成および動作を順次詳細に説明する。
【００５１】
＜２．各装置の構成＞
上記では、無線通信システムの概要について説明した。続いて、図６および図７を参照して、無線通信システムを構成する各装置の構成について説明する。
【００５２】
（２−１．センサ端末の構成）
まず、図６を参照しながらセンサ端末１００の構成について説明する。図６は、本開示の実施形態に係るセンサ端末１００の機能構成を示す図である。センサ端末１００は、通信部１１０と、情報提供部１２０と、検出部１３０と、信号処理部１４０と、記憶部１５０と、制御部１６０と、を備える。通信部１１０は、送信部１１１と、受信部１１２と、を備える。
【００５３】
（送信部）
送信部１１１は、基地局２００への無線信号の送信を行う。より具体的に説明すると、送信部１１１は、制御部１６０から提供されるベースバンドの送信信号をアップコンバージョンし、アップコンバージョンにより得られた電気信号をアンテナにより無線信号に変換して送信する。
【００５４】
（情報提供部）
情報提供部１２０は、１または２以上のセンサからなり、基地局２００へ送信するためのデータを提供する。より具体的に説明すると、情報提供部１２０は、位置センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ、温度センサ、気圧センサ、音圧センサおよび脈拍センサなどのセンサを有し、センサデータの値が変更したタイミング、または周期的なタイミングでセンサデータを制御部１６０へ提供する。
【００５５】
（受信部）
受信部１１２は、基地局２００から送信される無線信号の受信を行う。より具体的に説明すると、受信部１１２は、基地局２００から送信された無線信号をアンテナにより電気信号に変換し、当該電気信号にアナログ処理およびダウンコンバージョンを施すことにより、ベースバンドの受信信号を出力する。受信部１１２は、この受信信号を検出部１３０へ提供する。
【００５６】
受信部１１２は、基地局２００からＡＣＫフレーム、または、ＤＬデータフレームを受信する。ＡＣＫフレームの受信方法については、上述のとおりである。一方、ＤＬデータフレームの受信方法については、受信部１１２は、ＡＣＫフレームが受信されたタイミングを起点にして設定される受信待機期間に受信待機を行うことで、間欠受信を実現する。
【００５７】
より具体的に説明すると、センサ端末１００は、自端末の端末ＩＤを把握しているため、ＡＣＫフレームの巡回シフト量を把握できる。したがって、センサ端末１００は、ＡＣＫフレームの相関値のピークが観測されたタイミングから、巡回シフトによる時間差を逆算することによって、ＡＣＫフレームの先頭がセンサ端末１００に到達したタイミングを算出することができる。そして、センサ端末１００は、ＡＣＫフレームの先頭がセンサ端末１００に受信されたタイミングから、所定の時間が経過した後の期間を受信待機期間として設定し、この受信待機期間にＤＬデータフレームの受信待機を行う。例えば、センサ端末１００は、ＡＣＫフレームの先頭がセンサ端末１００に受信されたタイミングから、１００ミリ秒後の期間を受信待機期間として設定してもよい。
【００５８】
これにより、基地局２００が、受信待機期間を共有するための制御情報をセンサ端末１００へ送信する必要がない。また、ＡＣＫフレームがペイロードを含まないことにより、無線資源を節約することができ、ＡＣＫフレームのフレーム長が短いため、センサ端末１００がＡＣＫフレームを処理するための消費電力を低下させることができる。
【００５９】
（検出部）
検出部１３０は、受信部１１２から提供される受信信号から、上述の方法により、ＡＣＫフレームを検出する。また、ＤＬデータフレームの検出方法も、ＡＣＫフレームの検出方法と同様である。ＤＬデータフレームが検出された時には、検出部１３０は、相関値のピークが検出されたタイミングに基づいてＤＬデータフレームからペイロードを切り出し、このペイロードを信号処理部１４０へ提供する。
【００６０】
（信号処理部）
信号処理部１４０は、検出部１３０から提供されたペイロードに対して復調および誤り訂正復号を行う。復調が成功したか否かは、無線フレームに含まれるＣＲＣを用いて確認される。
【００６１】
（記憶部）
記憶部１５０は、信号処理部１４０によって提供された復調後のデータを記憶する。
【００６２】
（制御部）
制御部１６０は、センサ端末１００の送受信を制御する。より具体的に説明すると、送信に関しては、制御部１６０は、情報提供部１２０から提供されるセンサデータを用いて、送信用のベースバンド信号を生成し、このベースバンド信号を送信部１１１へ提供する。また、自端末宛のＡＣＫフレームが検出された場合、制御部１６０は、ベースバンド信号の生成を停止することで送信処理を停止する。また、受信に関しては、制御部１６０は、ＡＣＫフレームが受信されたタイミングを起点にして受信待機期間を設定することで、間欠受信を実現する。
【００６３】
（２−２．基地局の構成）
以上では、センサ端末１００の構成について説明した。続いて、図７を参照しながら基地局２００の構成について説明する。図７は、本開示の実施形態に係る基地局２００の機能構成を示す図である。基地局２００は、通信部２１０と、検出部２２０と、信号処理部２３０と、記憶部２４０と、制御部２５０と、有線通信部２６０と、を備える。通信部２１０は、送信部２１１と、受信部２１２と、を備える。
【００６４】
（受信部）
受信部２１２は、センサ端末１００から送信される無線信号の受信を行う。より具体的に説明すると、受信部２１２は、基地局２００から送信された無線信号をアンテナにより電気信号に変換し、当該電気信号にアナログ処理およびダウンコンバージョンを施すことにより、ベースバンドの受信信号を出力する。受信部２１２は、この受信信号を検出部２２０へ提供する。
【００６５】
（検出部）
検出部２２０は、受信部２１２から提供される受信信号から、センサ端末１００によって取得されたセンサデータが含まれるデータフレーム（以降、「ＵＬデータフレーム」と呼称する）を検出する。ＵＬデータフレームの検出方法は、センサ端末１００の検出部１３０による検出方法と同様である。検出部２２０は、ＵＬデータフレームからペイロードを切り出し、このペイロードを信号処理部２３０へ提供する。
【００６６】
（信号処理部）
信号処理部２３０は、復調部として機能し、検出部２２０によって提供されたペイロードに対して復調および誤り訂正復号を行う。本実施形態においては、センサ端末１００が同一のセンサデータに対応する無線信号を繰り返し送信するので、信号処理部２３０は、同一のセンサ端末１００から繰り返し送信された複数の無線信号のペイロードを合成し、合成後のペイロードの復調を試みる。信号処理部２３０は、ペイロードに含まれるＣＲＣ１４を用いて、復調が成功したか否かを確認する。復調が成功した場合、信号処理部２３０は、復調に成功したＵＬデータフレームの送信元に関する情報を制御部２５０へ提供する。そして、制御部２５０は、当該送信元であるセンサ端末１００へＡＣＫフレームを送信する。
【００６７】
（記憶部）
記憶部２４０は、信号処理部２３０によって提供された復調後のデータを記憶する。
【００６８】
（送信部）
送信部２１１は、センサ端末１００への無線信号の送信を行う。より具体的に説明すると、送信部２１１は、制御部２５０から提供されるベースバンドの送信信号をアップコンバージョンし、アップコンバージョンにより得られた電気信号をアンテナにより無線信号に変換して送信する。
【００６９】
（制御部）
制御部２５０は、信号処理部２３０による復調が成功した場合、ＡＣＫフレームを生成し送信部２１１へ提供する。上述のとおり、制御部２５０は、ＡＣＫフレームの宛先であるセンサ端末１００の端末ＩＤの一部を用いて巡回シフト量を決定する。
【００７０】
また、制御部２５０は、ＤＬデータフレームを生成し送信部２１１へ提供する。制御部２５０は、このＤＬデータフレームがＡＣＫフレームの送信タイミングから所定の時間が経過した後のタイミングに送信されるように送信部２１１を制御する。例えば、制御部２５０は、ＡＣＫフレームの送信タイミングから１００ミリ秒後にＤＬデータフレームを送信するように送信部２１１を制御してもよい。
【００７１】
（有線通信部）
有線通信部２６０は、信号処理部２３０により復調されたペイロードに含まれるセンサデータ等を、アプリケーションサーバ３００に送信する。これにより、アプリケーションサーバ３００は、センサデータを用いたサービスを提供することができる。
【００７２】
＜３．各装置の動作＞
上記では、各装置の構成について説明した。続いて、図８および図９を参照して、各装置の動作について説明する。
【００７３】
（３−１．センサ端末の動作）
まず、図８を参照して、センサ端末１００の動作について説明する。図８は、センサ端末１００がＵＬデータフレームを送信し、ＤＬデータフレームを受信する動作を示すフローチャートである。
【００７４】
まず、ステップＳ１０００では、センサ端末１００の情報提供部１２０がセンサデータを制御部１６０へ提供し、制御部１６０が当該センサデータを用いてＵＬデータフレームを生成する。ステップＳ１００４では、送信部１１１がＵＬデータフレームを基地局２００へ送信する。ステップＳ１００８では、受信部１１２は、所定の時間が経過するまでＡＣＫフレームを受信する。ステップＳ１０１２にて、検出部１３０が自端末宛のＡＣＫフレームを検出した場合（ステップＳ１０１２／Ｙｅｓ）、受信部１１２は、ＡＣＫフレームの受信タイミングを起点にして設定される受信待機期間まで受信を休止する（ステップＳ１０１６）。そして、ステップＳ１０２０では、受信部１１２が、受信待機期間中に、ＤＬデータフレームを受信する。
【００７５】
ステップＳ１０１２にて、自端末宛のＡＣＫフレームが検出されなかった場合（ステップＳ１０１２／Ｎｏ）、制御部１６０が、同一のセンサデータを含むＵＬデータフレームが繰り返し送信された回数を確認する。この送信回数が上限に達している場合（ステップＳ１０２４／Ｙｅｓ）、ＵＬデータフレームの送信処理が終了する。送信回数が上限に達していない場合（ステップＳ１０２４／Ｎｏ）、ステップＳ１００４にて、送信部１１１がＵＬデータフレームを送信する（ステップＳ１０２８）。
【００７６】
（３−２．基地局の動作）
以上では、センサ端末１００の動作について説明した。続いて、図９を参照して、基地局２００の動作について説明する。図９は、基地局２００がＵＬデータフレームを受信し、ＤＬデータフレームを送信する動作を示すフローチャートである。
【００７７】
まず、ステップＳ１１００では、基地局２００の受信部２１２が無線信号を受信し、検出部２２０がＵＬデータフレームを検出する。ステップＳ１１０４では、検出部２２０がＵＬデータフレームからペイロードを取得し、信号処理部２３０が、同一データが含まれるペイロードを合成する。ステップＳ１１０８では、信号処理部２３０が、合成後のペイロードに対して受信信号処理を行う。受信信号処理とは、上述の復調および誤り訂正復号の処理を指す。
【００７８】
信号処理部２３０が、ＣＲＣ１４を用いて、復調の失敗を確認した場合（ステップＳ１１１２／Ｎｏ）、ペイロードを保持（ステップＳ１１１６）した状態で処理が終了される。保持されたペイロードは、その後、繰り返し送信が行われた場合において、ステップＳ１１０４のペイロード合成処理に使用される。
【００７９】
ステップＳ１１１２において、信号処理部２３０が、ＣＲＣ１４を用いて復調の成功を確認した場合（ステップＳ１１１２／Ｙｅｓ）、ステップＳ１１２０にて、制御部２５０は、ＤＬデータフレームをセンサ端末１００へ送信するタイミングを決定する。本実施形態においては、制御部２５０は、ＡＣＫフレームの送信タイミングから所定の時間が経過した後のタイミングに、ＤＬデータフレームが送信されるように動作する。
【００８０】
ステップＳ１１２４では、制御部２５０がＡＣＫフレームを生成する。ステップＳ１１２８では、送信部２１１がＡＣＫフレームをセンサ端末１００へ送信する。ステップＳ１１３２では、復調のために保持されていたペイロードが消去される。ステップＳ１１３６では、制御部２５０が、ＤＬデータフレームを生成する。ステップＳ１１４０では、送信部２１１がＤＬデータフレームをセンサ端末１００へ送信し、処理が終了される。
【００８１】
＜４．第１の変形例＞
以上では、無線通信システムの各装置の動作について説明した。続いて、図１０〜図１４を参照して、本開示の実施形態における第１の変形例について説明する。
【００８２】
上述の実施形態においては、受信待機期間は、ＡＣＫフレームの受信タイミングから所定の時間が経過した後の期間である旨を説明した。第１の変形例においては、受信待機期間が、ＡＣＫフレームの受信タイミングを起点にして動的に設定される。
【００８３】
まず、図１０を参照して、オフセットという概念について説明する。図１０は、第１の変形例におけるオフセットの概要を示す図である。図１０に示すように、第１の変形例において、基地局２００、センサ端末１００Ａおよびセンサ端末１００Ｂは、タイムスロットと呼ばれる時間区間に基づいて信号の送受信を行う。１つのタイムスロットには、ＵＬデータフレーム、ＵＬデータフレームおよびＡＣＫフレーム、ＤＬデータフレームが含まれ得る。
【００８４】
ここで、オフセットとは、基地局２００が、あるセンサ端末１００へＡＣＫフレームを送信してから、このセンサ端末１００へＤＬデータフレームを送信するまで間隔長であり、タイムスロット数で表される。図１０に示されたオフセットは、センサ端末１００Ａに対応するオフセットであり、この場合のオフセットは２である。
【００８５】
図１０では、センサ端末１００Ａおよびセンサ端末１００Ｂは、タイムスロットの間隔を空けずにＵＬデータフレームを送信している。しかし、これは一例であり、センサ端末１００は、タイムスロットの間隔を適宜空けてＵＬデータフレームを送信してもよい。
【００８６】
ここで、基地局２００は、ＵＬデータフレームの受信状況に基づいてオフセットを設定する。より具体的に説明すると、基地局２００は、図９のステップＳ１１２０「ＤＬデータフレームの送信タイミングの決定」において、ＡＣＫフレームの送信先となるセンサ端末１００以外のセンサ端末１００（以降、「他のセンサ端末１００」と呼称する）から送信されたペイロードが保持されているか否かを確認する。そして、基地局２００は、このペイロードが保持されている場合には、他のセンサ端末１００からＵＬデータフレームを受信中であると判断し、このペイロードが保持されていない場合には、他のセンサ端末１００からＵＬデータフレームを受信中でないと判断する。
【００８７】
ＵＬデータフレームを受信中でない場合、基地局２００は、オフセットを０に設定することで、ＡＣＫフレームが送信されたタイムスロットの直後のタイムスロットでＤＬデータフレームを送信する。一方、ＵＬデータフレームを受信中である場合、基地局２００は、受信中のＵＬデータフレームに含まれるペイロードの復調が成功するまでに必要な残りの受信回数を、センサ端末１００毎に予測し、その最大値をオフセットとして設定する。オフセットの設定方法の詳細については後述する。
【００８８】
次に、図１１を参照して、第１の変形例におけるＡＣＫフレームについて説明する。図１１は、基地局２００が送信するＡＣＫフレームを示す図である。
【００８９】
上述のとおり、第１の変形例においては、巡回シフト量は、ＡＣＫフレームの宛先およびオフセットに応じて決定される。一例として図１１では、基地局２００は、オフセット（０〜７）に変数Ｄを乗算して得られる値を１回目の巡回シフト量として算出し、所定の符号系列３０に対して巡回シフトを行うことで符号系列３１を生成する。さらに、基地局２００は、端末ＩＤの下位３ビットの１０進数に相当する値（０〜７。以降、便宜的に「端末ＩＤ」と呼称する）に、全オフセット数（全８個）および変数Ｄを乗算して得られる値を２回目の巡回シフト量として算出し、符号系列３１に対して巡回シフトを行うことで符号系列３２を生成する。そして、当該符号系列３２はプリアンブルとして用いられ、ＡＣＫフレームは、当該プリアンブルのみによって構成され、ペイロードを含まない。
【００９０】
続いて、図１２および図１３を参照して、センサ端末１００によるＡＣＫフレームの検出について説明する。図１２および図１３は、センサ端末１００によるＡＣＫフレームの検出を示す図である。
【００９１】
図１２に示した例では、オフセットが２であり、端末ＩＤが１であるセンサ端末１００Ａ宛のＡＣＫ_Ａが示されている。上述の方法によって、１回目の巡回シフト量は２Ｄビットであり、２回目の巡回シフト量は８Ｄビットであるため、計１０Ｄビットの巡回シフトが行われる。
【００９２】
図１３には、センサ端末１００の検出部１３０が、参照信号と受信信号との相関を演算した結果が示されている。巡回シフトによって、ＡＣＫ_Ａの先頭がセンサ端末１００Ａに受信されたタイミングから、相関値のピークが検出されるタイミングまでに１０Ｄの時間差が発生する。
【００９３】
センサ端末１００Ａは、自端末の端末ＩＤおよび全オフセット数を把握しているため、検出窓を特定でき、この検出窓に相関値のピークが含まれていることにより、自端末宛にＡＣＫフレームが送信されたと判断する。また、センサ端末１００Ａは、ピークが含まれる、検出窓内の時間に基づいてオフセットを特定することができる。より具体的に説明すると、２回目の巡回シフト量の算出にあたり、全オフセット数が乗算されることによって、検出窓内にオフセットを指定するための窓が生成される。例えば、図１３に示した例では、センサ端末１００Ａの検出窓である８Ｄ〜１６Ｄの中に、オフセットを指定するための窓が８個生成される。図１３に示した例では、ピークが１０Ｄ〜１１Ｄに含まれていることに基づいて、センサ端末１００Ａは、オフセットが２であることを特定することができる。
【００９４】
第１の変形例において、センサ端末１００は、ＡＣＫフレームによって特定されたオフセットに基づいてＤＬデータフレームを受信する。より具体的に説明すると、センサ端末１００は、ＡＣＫフレームが検出されたタイムスロットを起点に、オフセット分の間隔を空けた後の１タイムスロットを受信待機期間として設定する。ここで、受信待機期間として設定されるタイムスロットは複数あってもよい。例えば、センサ端末１００は、ＡＣＫフレームが検出されたタイムスロットを起点に、オフセット分の間隔を空けた後のタイムスロットの後、または、前後に亘って複数のタイムスロットを受信待機期間として設定してもよい。
【００９５】
これにより、基地局２００が、受信待機期間を共有するための制御情報をセンサ端末１００へ送信する必要がない。また、ＡＣＫフレームがペイロードを含まないことにより、無線資源を節約することができ、ＡＣＫフレームのフレーム長が短いため、センサ端末１００がＡＣＫフレームを処理するための消費電力を低下させることができる。
【００９６】
続いて、第１の変形例における、基地局２００の動作について説明する。基地局２００の動作は、図９のステップＳ１１２０「ＤＬデータフレームの送信タイミングの決定」以外は、図９と同一である。以降では、図１４を参照して、第１の変形例における、ＤＬデータフレームの送信タイミングの決定動作について説明する。図１４は、基地局２００がＤＬデータフレームの送信タイミングを決定する動作を示すフローチャートである。
【００９７】
まず、ステップＳ１２００では、基地局２００の制御部２５０が、他のセンサ端末１００からのＵＬデータフレームが受信されている途中か否かを判定する。制御部２５０が、他のセンサ端末１００からのＵＬデータフレームを受信中ではないと判定した場合（ステップＳ１２００／Ｎｏ）、ステップＳ１２０４にて、制御部２５０はオフセットを０とする。制御部２５０が、他のセンサ端末１００からのＵＬデータフレームを受信中であると判定した場合（ステップＳ１２００／Ｙｅｓ）、ステップＳ１２０８にて、制御部２５０は、受信中のＵＬデータフレームが検出された回数（以降、「Ｎｄｅｔ」と呼称する）を取得する。
【００９８】
ステップＳ１２１２では、制御部２５０が、受信中のＵＬデータフレームのＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｐｌｕｓ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）の平均値を取得する。ステップＳ１２１６では、制御部２５０が、ＳＩＮＲの平均値に基づいて復調に必要な、ペイロードの合成回数（以降、「Ｎｃｏｍｂ」と呼称する）を推定する。ステップＳ１２２０では、制御部２５０が、復調に必要な残りのタイムスロット数（以降、「Ｎｔｓ」と呼称する）を、Ｎｔｓ＝Ｎｃｏｍｂ−Ｎｄｅｔという計算式を用いて算出する。制御部２５０は、ステップＳ１２０８〜ステップＳ１２２０の処理を、受信中のＵＬデータフレームの送信元であるセンサ端末１００毎に実施し、Ｎｔｓの最大値をオフセットとする（ステップＳ１２２４）。
【００９９】
上述の方法によりオフセットが設定されることで、ＤＬデータフレームの送信が行われるタイムスロットと、ＵＬデータフレームの受信が行われるタイムスロットが重複しにくくなる。したがって、無線信号の干渉が発生する可能性を低減させることができる。
【０１００】
また、基地局２００は、巡回シフト以外の方法によってオフセットを指定してもよい。例えば、基地局２００は、ＡＣＫフレームの生成に利用される符号系列の種類によって、オフセットを指定してもよい。より具体的に説明すると、オフセット毎に異なる符号系列が用意されており、基地局２００は、上述の方法により算出されたオフセットに対応する符号系列に対して端末ＩＤに基づく巡回シフトを施し、ＡＣＫフレームを生成する。センサ端末１００は、各オフセットに対応する符号系列を元に生成された各参照信号と、受信信号との相関を求めることで、ＡＣＫフレームを検出し、オフセットを特定することができる。
【０１０１】
＜５．第２の変形例＞
以上では、第１の変形例について説明した。続いて、図１５〜図１７を参照して、本開示の実施形態における第２の変形例について説明する。まず、図１５を参照して、第２の変形例におけるＡＣＫフレームについて説明する。図１５は、基地局２００が送信するＡＣＫフレームを示す図である。
【０１０２】
第２の変形例においては、巡回シフト量は、ＡＣＫフレームの宛先およびＤＬデータフレームの送信有無によって決定される。一例として図１５では、基地局２００は、ＤＬデータフレームの送信有無に対応する値（０〜１。一例として、１が送信有りを示し、０が送信無しを示すとする）に変数Ｄを乗算して得られる値を１回目の巡回シフト量として算出し、所定の符号系列４０に対して巡回シフトを行うことで符号系列４１を生成する。さらに、基地局２００は、端末ＩＤの下位４ビットの１０進数に相当する値（０〜１５。以降、便宜的に「端末ＩＤ」と呼称する）に、ＤＬデータフレームの送信有無のパターン数（送信有り、送信無しの２パターン）および変数Ｄを乗算して得られる値を２回目の巡回シフト量として算出し、符号系列４１に対して巡回シフトを行うことで符号系列４２を生成する。そして、当該符号系列４２はプリアンブルとして用いられ、ＡＣＫフレームは、当該プリアンブルのみによって構成され、ペイロードを含まない。
【０１０３】
続いて、図１６および図１７を参照して、センサ端末１００によるＡＣＫフレームの検出について説明する。図１６および図１７は、センサ端末１００によるＡＣＫフレームの検出を示す図である。
【０１０４】
図１６に示した例では、ＤＬデータフレームの送信が有り、端末ＩＤが１であるセンサ端末１００Ａ宛のＡＣＫ_Ａが示されている。ＡＣＫ_Ａは、１回目の巡回シフト量は１Ｄビットであり、２回目の巡回シフト量は２Ｄビットであるため、計３Ｄビットの巡回シフトが行われる。
【０１０５】
図１７には、センサ端末１００の検出部１３０が、参照信号と受信信号との相関を演算した結果が示されている。巡回シフトによって、ＡＣＫ_Ａの先頭がセンサ端末１００Ａに受信されたタイミングから、相関値のピークが検出されるタイミングまでに３Ｄの時間差が発生する。
【０１０６】
センサ端末１００Ａは、自端末の端末ＩＤを把握しているため、検出窓を特定でき、この検出窓に相関値のピークが含まれていることにより、自端末宛にＡＣＫフレームが送信されたと判断する。また、センサ端末１００Ａは、ピークが含まれる、検出窓内の時間に基づいてＤＬデータフレームの送信有無を特定することができる。より具体的に説明すると、２回目の巡回シフト量の算出にあたり、ＤＬデータフレームの送信有無の全パターン数が乗算されることによって、検出窓内にＤＬデータフレームの送信有無を指定するための窓が生成される。例えば、図１７に示した例では、センサ端末１００Ａの検出窓である２Ｄ〜４Ｄの中に、ＤＬデータフレームの送信有無を指定するための窓が２個生成される。図１７に示した例では、ピークが３Ｄ〜４Ｄに含まれていることに基づいて、センサ端末１００Ａは、ＤＬデータフレームが送信されることを特定することができる。
【０１０７】
センサ端末１００Ａは、ＤＬデータフレームの送信が有ることを特定すると、ＡＣＫフレームが受信されたタイミングを起点にして設定される受信待機期間に受信待機を行うことで、間欠受信を実現する。より具体的に説明すると、センサ端末１００Ａは、ＡＣＫフレームの先頭がセンサ端末１００に受信されたタイミングから、所定の時間が経過した後の期間を受信待機期間として設定し、この受信待機期間にＤＬデータフレームの受信待機を行う。一方、センサ端末１００Ａは、ＤＬデータフレームの送信が無いことを特定すると、受信待機期間を設定しない。
【０１０８】
これにより、基地局２００が、ＤＬデータフレームの送信有無および受信待機期間を共有するための制御情報をセンサ端末１００へ送信する必要がない。また、ＡＣＫフレームがペイロードを含まないことにより、無線資源を節約することができ、ＡＣＫフレームのフレーム長が短いため、センサ端末１００がＡＣＫフレームを処理するための消費電力を低下させることができる。
【０１０９】
また、第１の変形例を応用することで、ＤＬデータフレームの送信有無を指定することも可能である。例えば、図１３のオフセット７に対応する期間（１５Ｄ〜１６Ｄ）に相関値のピークが含まれることが、ＤＬデータフレームの送信が無いことを意味してもよい。センサ端末１００は、オフセット７に対応する期間（１５Ｄ〜１６Ｄ）に相関値のピークが含まれる場合、受信待機期間を設定しない。一方、オフセット１〜６に対応する期間（８Ｄ〜１５Ｄ）に相関値のピークが含まれる場合、センサ端末１００は、第１の変形例と同様の方法で、当該オフセットに基づいて受信待機期間を設定する。この方法により、基地局２００は、ＡＣＫフレームを用いて、ＤＬデータフレームの送信有無およびオフセットをセンサ端末１００へ共有することができる。
【０１１０】
また、基地局２００は、巡回シフト以外の方法によってＤＬデータフレームの送信有無を指定してもよい。例えば、基地局２００は、ＡＣＫフレームの生成に利用される符号系列の種類によって、ＤＬデータフレームの送信有無を指定してもよい。より具体的に説明すると、ＤＬデータフレームが送信される場合と、送信されない場合について、互いに異なる符号系列が用意されており、基地局２００は、ＤＬデータフレームの送信有無に応じて使用する符号系列を決定する。そして、基地局２００は、当該符号系列に対して端末ＩＤに基づく巡回シフトを施し、ＡＣＫフレームを生成する。センサ端末１００は、ＤＬデータフレームが送信される場合と、送信されない場合の其々に対応する符号系列を元に生成された各参照信号と、受信信号との相関を求めることで、ＡＣＫフレームを検出し、ＤＬデータフレームの送信有無を特定することができる。
【０１１１】
＜６．ハードウェア構成＞
以上、本開示の実施形態および変形例を説明した。上述した送受信処理などは、ソフトウェアと、以下に説明するセンサ端末１００および基地局２００のハードウェアとの協働により実現される。
【０１１２】
図１８は、本開示の実施形態に係るセンサ端末１００および基地局２００のハードウェア構成を示す図である。図１８に示すように、センサ端末１００および基地局２００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）９０１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）９０２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）９０３と、入力装置９０８と、出力装置９１０と、ストレージ装置９１１と、送受信装置９１５とを備える。
【０１１３】
ＣＰＵ９０１は、演算処理装置および制御装置として機能し、各種プログラムに従ってセンサ端末１００および基地局２００内の動作全般を制御する。また、ＣＰＵ９０１は、マイクロプロセッサであってもよい。ＲＯＭ９０２は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ９０３は、ＣＰＵ９０１の実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する。これらはＣＰＵバスなどから構成されるホストバスにより相互に接続されている。当該ＣＰＵ９０１、ＲＯＭ９０２およびＲＡＭ９０３とソフトウェアとの協働により、センサ端末１００の情報提供部１２０、検出部１３０、信号処理部１４０、制御部１６０および基地局２００の検出部２２０、信号処理部２３０、制御部２５０の機能が実現される。
【０１１４】
入力装置９０８は、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、マイクロフォン、スイッチおよびレバーなどユーザが情報を入力するための入力手段と、ユーザによる入力に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路などから構成されている。センサ端末１００および基地局２００の管理者は、該入力装置９０８を操作することにより、センサ端末１００および基地局２００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。
【０１１５】
出力装置９１０は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）装置およびランプなどの表示装置を含む。さらに、出力装置９１０は、スピーカおよびヘッドホンなどの音声出力装置を含む。例えば、表示装置は、撮像された画像や生成された画像などを表示する。一方、音声出力装置は、音声データ等を音声に変換して出力する。
【０１１６】
ストレージ装置９１１はデータ格納用の装置である。ストレージ装置９１１は、記憶媒体、記憶媒体にデータを記録する記録装置、記憶媒体からデータを読み出す読出し装置および記憶媒体に記録されたデータを削除する削除装置などを含んでもよい。このストレージ装置９１１は、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データを格納する。また、このストレージ装置９１１は、センサ端末１００の記憶部１５０、および、基地局２００の記憶部２４０の機能を実現する。
【０１１７】
送受信装置９１５は、例えば、センサ端末１００および基地局２００に接続するための通信デバイス等で構成された通信インタフェースである。この送受信装置９１５は、センサ端末１００の通信部１１０、基地局２００の通信部２１０および有線通信部２６０の機能を実現する。
【０１１８】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１１９】
例えば、本明細書のセンサ端末１００または基地局２００の処理における各ステップは、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、センサ端末１００または基地局２００の処理における各ステップは、フローチャートとして記載した順序と異なる順序で処理されても、並列的に処理されてもよい。
【０１２０】
例えば、図９のステップＳ１１２０「ＤＬデータフレームの送信タイミングの決定」は、ステップＳ１１２４〜ステップＳ１１３６と並列的に行われても良いし、これらの処理と処理の間に行われてもよい。また、ステップＳ１１３２「保持していたペイロードの消去」は、ステップＳ１１２０〜ステップＳ１１４０と並列的に行われても良いし、これらの処理と処理の間に行われてもよい。また、図９のステップＳ１１３６「ＤＬデータフレームの生成」は、ステップＳ１１２０〜ステップＳ１１３２と並列的に行われても良いし、これらの処理と処理の間に行われてもよい。
【０１２１】
また、センサ端末１００または基地局２００に内蔵されるＣＰＵ９０１、ＲＯＭ９０２およびＲＡＭ９０３などのハードウェアに、上述したセンサ端末１００または基地局２００の各構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供される。
【０１２２】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【０１２３】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
通信装置によって送信される受信確認応答を受信する受信部と、
前記受信確認応答が受信されたタイミングを起点にして受信待機期間を設定し、前記受信待機期間にて前記受信部に信号受信を待機させる制御部と、を備える、
無線装置。
（２）
前記制御部は、前記受信確認応答が受信されたタイミングから所定の時間が経過した後の期間を前記受信待機期間として設定する、
前記（１）に記載の無線装置。
（３）
前記無線装置は、
前記受信部により受信された前記受信確認応答と参照信号との相関を検出する検出部とさらに備え、
前記制御部は、前記相関のピークのタイミングに応じた間隔長を特定し、前記受信確認応答が受信されたタイミングから前記間隔長が経過した後の期間を前記受信待機期間として設定する、
前記（１）に記載の無線装置。
（４）
前記検出部は、前記無線装置の識別情報に基づいて前記受信確認応答を検出する、
前記（３）に記載の無線装置。
（５）
前記検出部は、前記識別情報に基づいて前記受信確認応答を検出するための期間を特定し、前記相関のピークが前記期間内に含まれることに基づいて前記受信確認応答を検出する、
前記（４）に記載の無線装置。
（６）
通信装置によって送信される受信確認応答を受信することと、
前記受信確認応答が受信されたタイミングを起点にして受信待機期間を設定し、当該受信待機期間にて信号受信を待機させることと、を有する、
制御方法。
（７）
無線装置に対して受信確認応答を送信する送信部と、
前記受信確認応答の送信タイミングを起点にして信号の送信タイミングを設定し、前記信号の送信タイミングにて前記送信部に前記信号を送信させる制御部と、を備える、
通信装置。
（８）
前記制御部は、前記受信確認応答の送信タイミングから所定の時間が経過した後の時点を前記信号の送信タイミングとして設定する、
前記（７）に記載の通信装置。
（９）
前記無線装置によって複数回送信される、同一データを含む信号の検出を行う検出部と、
検出された前記信号からペイロードを取得し、前記ペイロードを合成し、合成後のペイロードに対して復調処理を行う復調部と、をさらに備える、
前記（７）に記載の通信装置。
（１０）
前記制御部は、既に検出された信号に含まれるペイロードに対する前記復調処理が成功するために必要な信号の受信タイミングを予測し、前記受信タイミングより後の時点を前記信号の送信タイミングとして設定する、
前記（９）に記載の通信装置。
（１１）
前記制御部は、前記復調処理が成功するために必要な合成回数と、実際に行われた合成回数を、複数の前記無線装置毎に取得し、前記必要な合成回数から前記実際に行われた合成回数を引いて得られる値の最大値を算出し、前記最大値に基づいて前記受信タイミングを予測する、
前記（１０）に記載の通信装置。
（１２）
前記制御部は、前記受信確認応答の送信先である無線装置の識別情報、または、前記信号の送信に関する情報に基づいて、前記受信確認応答の位相の変化量を決定する、
前記（７）から（１１）のいずれか１項に記載の通信装置。
（１３）
前記信号の送信に関する情報は、前記信号の送信の有無、または、前記信号の送信タイミングに関する情報である、
前記（１２）に記載の通信装置。
（１４）
無線装置に対して受信確認応答を送信することと、
前記受信確認応答の送信タイミングを起点にして信号の送信タイミングを設定し、前記信号の送信タイミングにて前記信号を送信させることと、を有する、
通信制御方法。
【符号の説明】
【０１２４】
１００    センサ端末
１１０    通信部
１２０    情報提供部
１３０    検出部
１４０    信号処理部
１５０    記憶部
１６０    制御部
２００    基地局
２１０    通信部
２２０    検出部
２３０    信号処理部
２４０    記憶部
２５０    制御部
２６０    有線通信部
３００    アプリケーションサーバ
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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