JP2005277648A - 通信装置および通信装置内の電力供給を制御する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 通信装置のさらなる低消費電力化を図る。
【解決手段】 受信回路１０は、受信回路ブロック１１〜１４から構成される。ＭＡＣ部３０は、受信回路ブロック１１〜１４への電力供給を制御するための制御信号を生成する電力制御部３１、およびその制御信号に従ってバッテリ４０から受信回路ブロック１１〜１４へ電力を供給する切替部３２を有する。電力制御部３１は、送信回路２０が信号を送信する期間は受信回路１０への電力の供給をいったん停止し、その信号送信時間および各受信回路ブロック１１〜１４の立上り遅延時間に基づいて、各受信回路ブロック１１〜１４へ電力供給を開始するタイミングを個別に決定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、通信装置および通信装置内の電力供給を制御する方法に係わり、特に、バッテリを電源とする移動通信装置およびその移動通信装置内の電力供給を制御する方法に係わる。

近年、移動通信が広く普及してきているが、バッテリを電源とする移動通信装置は、一般に、長いバッテリ動作時間（あるいは、待受け時間）が要求される。すなわち、移動通信装置を設計するうえで低消費電力化は重要な課題である。

移動通信装置の低消費電力化を図る技術の１つとして、送信回路の電源系と受信回路の電源系とを分離する構成が知られている。そして、この構成の装置は、信号送信期間には受信回路への電源供給を停止し、信号受信期間には送信回路への電源供給を停止する制御系を備えており、このような制御により装置全体として消費電力が抑えられるようになっている。

ところが、移動通信装置を構成する送信／受信回路には、様々な種類の部品または回路ブロックが搭載されている。すなわち、電力の供給が開始されたときから正常動作を行えるようになるまでの時間（立上り遅延時間）は、部品または回路ブロックごとに異なっている。例えば、ロジック素子等の立上り遅延時間は短いが、容量性部品、パワーアンプ、ＡＧＣ回路、Ａ／Ｄ変換器等の立上り遅延時間は長い。

このため、立上り遅延時間の短い部品または回路ブロックは、立上り遅延時間の長い部品または回路ブロックが正常に動作できるようになるまでの期間、無駄な電力を消費することになる。すなわち、低消費電力化については、さらなる改善の余地がある。

また、送信／受信回路への電力供給が開始されたとき、その回路が正常な動作を行えるようになるタイミングは、その回路に搭載されている各部品または回路ブロックの立上り遅延時間の中で最も長い時間が経過した時点である。このため、送信／受信回路全体として立上りが遅くなってしまう。すなわち、送信／受信回路への電力供給を頻繁に停止／再開させる通信装置においては、送信／受信動作を実質的に行えない期間が長くなるおそれがある。

なお、特許文献１には、複数の定電流源が搭載された半導体レーザ駆動回路において、各定電流源の出力タイミングのずれを低減する技術が記載されている。具体的には、負荷調整回路が各定電流源の負荷を調整することで出力タイミングの一致が図られている。

しかし、通信装置においては、レーザ駆動回路等とは異なり、通信特性を考慮することなく各部品または回路部分の負荷を調整することは出来ないので、特許文献１に記載の手法を直接的に導入することは困難である。また、特許文献１に記載の技術的思想を通信装置に導入できたとしても、送信／受信回路上の各部品または回路ブロックの動作開始タイミングを互いに一致させただけでは、送信／受信動作を開始する旨の指示が与えられた時から、送信／受信回路全体が正常に動作できるようになるまでの期間が短くなるわけではない。
特開平１０−１７３２７０号公報（要約、図１、段落００１４〜００２３）

本発明の課題は、通信装置（特に、送信回路への電力供給および受信回路への電力供給を個別に制御できる移動通信装置）のさらなる低消費電力化を図ることである。また、本発明の他の課題は、通信装置の低消費電力化を図ることと送信／受信回路の立上り時間を短縮することの両立を図ることである。

本発明の通信装置は、送信回路と、複数の受信回路ブロックを含む受信回路と、上記送信回路を利用して信号を送信している期間の少なくとも一部期間において上記受信回路への電力の供給を停止する電力制御手段、を有する。そして、上記電力制御手段は、上記送信回路を利用して信号を送信している期間に基づいて、上記複数の受信回路ブロックそれぞれについて個別に電力供給を開始するタイミングを決定する。

上記通信装置においては、送信回路を利用して信号を送信している期間内の少なくとも一部期間は、受信回路への電力供給が停止される。そして、その受信回路への電力供給を開始（または、再開）するタイミングは、送信回路を利用して信号を送信している期間に基づいて決定される。ここで、受信回路は、複数の受信回路ブロックから構成されており、電力制御手段は、それらの受信回路ブロック毎に電力供給を開始するタイミングを決定する。すなわち、信号送信の終了の際に、各受信回路ブロックに対して個別に電力供給を開始できる。

なお、上記電力制御手段は、上記送信回路が送信するデータのデータ長およびその送信レートに基づいて、上記送信回路を利用して信号を送信している期間を算出するようにしてもよい。送信データのデータ長および送信レートは、通常、信号送信時には認識されているので、信号送信時間を前もって算出しておくことができる。よって、電力供給を開始するタイミングとして、信号送信が終了する時刻よりも前の時刻を適切に設定できる。

また、上記電力制御手段は、上記送信回路を利用して信号を送信している期間および予め求められている各受信回路ブロックの立上り遅延時間に基づいて、上記各受信回路ブロック毎の電力供給を開始するタイミングを決定するようにしてもよい。各受信回路ブロックの立上り遅延時間を考慮してそれらへの電力供給を開始するタイミングを決定すれば、すべての受信回路ブロックが正常動作可能になるタイミングを一致させることができる。

本発明の他の態様の通信装置は、受信回路と、複数の送信回路ブロックを含む送信回路と、上記受信回路を利用して信号を受信している期間の少なくとも一部期間において上記送信回路への電力の供給を停止する電力制御手段、を有する。そして、上記電力供給手段は、予め求められている各送信回路ブロックの立上り遅延時間に基づいて、上記複数の送信回路ブロックそれぞれについて個別に電力供給を開始するタイミングを決定する。この構成によれば、すべての送信回路ブロックが正常動作可能になるタイミングを一致させることができる。

本発明によれば、通信装置を構成する回路ブロック毎に電力供給を開始するタイミングを決定できるので、無駄な電力消費を抑えることができる。特に、各回路ブロックの立上り遅延時間を考慮してそれらへの電力供給を開始するタイミングを決定すれば、すべての回路ブロックが正常動作可能になるタイミングを一致させることができるので、無駄な電力消費が抑えられるとともに、受信回路または送信回路の立上り時間を実質的に短縮できる。

図１は、本発明に係る通信装置の要部を模式的に示した図である。ここで、本発明に係る通信装置１は、特に限定されるものではないが、たとえば、パケットを送受信する無線網（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠した無線ＬＡＮ）において使用される。また、通信装置１は、コンピュータ（ＰＤＡ等を含む）や携帯電話機等に接続あるいは内蔵される拡張ボードであってもよい。

通信装置１は、受信回路１０、送信回路２０、ＭＡＣ部３０を備える。なお、バッテリ４０は、通信装置１の内部に設けられてもよいし、あるいは、通信装置１が接続あるいは内蔵されるコンピュータや携帯電話機に設けられたものであってもよい。

受信回路１０は、受信回路ブロック１１〜１４を備え、アンテナ５０を介して受信した信号をベースバンド帯の信号に変換する機能、受信信号を復調／復号する機能等を提供する。一方、送信回路２０は、送信回路ブロック２１〜２４を備え、送信データを符号化／変調して送信信号を生成する機能、その送信信号を無線周波数帯の信号に変換してアンテナ５０を介して出力する機能等を提供する。

受信回路ブロック１１〜１４および送信回路ブロック２１〜２４は、それぞれ互いに独立した電源系から電力の供給を受ける。すなわち、これらの回路ブロック１１〜１４、２１〜２４は、個別に、電力の供給／停止が制御される。

ＭＡＣ（Medium Access Control）部３０は、パケットの衝突を回避するために送信タイミングを決定する機能、アクセスポイントと端末との間、或いは端末同士の間のやり取りを管理する機能等を提供する。また、ＭＡＣ部３０は、電力制御部３１、切替部３２を備える。電力制御部３１は、バッテリ４０の消費を抑えるために、受信回路ブロック１１〜１４および送信回路ブロック２１〜２４のそれぞれについて電力を供給すべきか否かを制御する。具体的には、電力制御部３１は、各回路ブロック１１〜１４、２１〜２４の電力供給開始タイミングおよび電力供給終了タイミングを決定し、それらを切替部３２に通知する。そして、切替部３２は、電力制御部３１からの指示に従って、各回路ブロック１１〜１４、２１〜２４へ電力を供給する。

なお、電力制御部３１は、予め記述されたプログラムをマイコンで実行することにより実現してもよいし、ハードウェア回路で実現してもよいし、ハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実現してもよい。また、特許請求の範囲に記載の「電力制御手段」は、電力制御部３１に相当するものとしてもよいし、電力制御部３１および切替部３２に相当するものとしてもよい。

図２は、本実施形態の電力制御を示すタイミング図である。ここでは、通信装置１は、バッテリ４０の消費を抑えるために、送信回路２０を利用して信号を送信している期間の少なくとも一部期間において受信回路１０への電力の供給を停止し、受信回路１０を利用して信号を受信している期間の少なくとも一部期間において送信回路２０への電力の供給を停止するものとする。また、制御信号ＲＸ−ＰＥ１〜ＲＸ−ＰＥ４は、それぞれ受信回路ブロック１１〜１４への電力供給を制御するための信号であり、制御信号ＴＸ−ＰＥ１〜ＴＸ−ＰＥ４は、それぞれ送信回路ブロック２１〜２４への電力供給を制御するための信号である。なお、これらの制御信号は、それぞれ、Ｌレベルが電力の停止を表示し、Ｈレベルが電力の供給を表示している。すなわち、これらの制御信号の立上りエッジが電力供給の開始タイミングに相当する。

また、図２に示す例では、受信回路ブロック１１、１４の立上り遅延時間は短く、受信回路ブロック１２の立上り遅延時間は比較的長く、受信回路ブロック１３の立上り遅延時間はさらに長いものとする。ここで、「立上り遅延時間」とは、電源の供給が開始された時から当該回路ブロックが正常な動作を実行できるようになるまでの時間をいうものとする。なお、各回路ブロック１１〜１４、２１〜２４の立上り遅延時間は、それぞれ、実測することにより、あるいはシミュレーション等により予め求められているものとする。

図２に示す例において、通信装置１は、時刻Ｔ０以前は信号受信状態であったものとする。すなわち、時刻Ｔ０以前は、受信回路１０の各受信回路ブロック１１〜１４に電力が供給されており、送信回路２０の各送信回路ブロック２１〜２４には電力が供給されていなかったものとする。そして、時刻Ｔ０において、通信装置１から信号を送信すべき旨の指示が与えられたものとする。

電力制御部３１は、まず、送信回路ブロック２１〜２４への電力供給を開始（または、再開）するために、制御信号ＴＸ−ＰＥ１〜ＴＸ−ＰＥ４をＬレベルからＨレベルに変化させる。また、受信回路ブロック１１〜１４への電力供給を停止（または、中断）するために、制御信号ＲＸ−ＰＥ１〜ＲＸ−ＰＥ４をＨレベルからＬレベルに変化させる。そして、切替部３２は、これらの制御信号に従って、送信回路ブロック２１〜２４への電力供給を開始するとともに、受信回路ブロック１１〜１４への電力供給を停止する。

この例では、各送信回路ブロック２１〜２４の立上り遅延時間が互いに異なっている。具体的には、送信回路ブロック２１、２４の立上り遅延時間に対して、送信回路ブロック２３の立上り遅延時間はやや長く、送信回路ブロック２２の立上り遅延時間はそれよりもさらに長い。このため、それらの立上り遅延時間の差を相殺するように、制御信号ＴＸ−ＰＥ１〜ＴＸ−ＰＥ４がＬレベルからＨレベルに変化するタイミングも互いに調整されている。すなわち、立上り遅延時間の長い送信回路ブロック２２に供給する電力を制御するための制御信号ＴＸ−ＰＥ２が最初に立ち上がり、続いてＴＸ−ＰＥ３が立ち上がり、最後にＴＸ−ＰＥ１およびＴＸ−ＰＥ４が立ち上がるようになっている。これにより、すべての送信回路ブロック２１〜２４が正常動作可能になるタイミングが一致する。

通信装置１は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ４までの期間、パケットを送信する。ここで、通信装置１は、パケット送信期間（「送信回路を利用して信号を送信している期間」に相当する）Ｔp を認識している。なお、パケット送信期間Ｔp は、パケットのデータ長、送信レートに基づいて算出される。

電力制御部３１は、このパケット送信期間Ｔp および各受信回路ブロック１１〜１４の立上り遅延時間に基づいて、受信回路１０の各受信回路ブロック１１〜１４への電力供給を開始（または、再開）するタイミングを決定する。すなわち、電力制御部３１は、パケット送信期間Ｔp および各受信回路ブロック１１〜１４の立上り遅延時間に基づいて、各制御信号ＲＸ−ＰＥ１〜ＲＸ−ＰＥ４をＬレベルからＨレベルに変化させるタイミングを決定する。なお、以下の説明では、受信回路ブロック１２、１３の立上り遅延時間のことをそれぞれ「Ｔ12」、「Ｔ13」と呼ぶものとする。また、受信回路ブロック１１、１４の立上り遅延時間は、十分に小さいものとする。そうすると、各制御信号ＲＸ−ＰＥ１〜ＲＸ−ＰＥ４をＬレベルからＨレベルに変化させるタイミングは、例えば、以下のように決定される。

ＲＸ−ＰＥ１：時刻Ｔ１＋時間Ｔp ＋時間Ｔm （＝時刻Ｔ４＋時間Ｔm ＝時刻Ｔ５）
ＲＸ−ＰＥ２：時刻Ｔ１＋時間Ｔp −時間Ｔ12（＝時刻Ｔ３）
ＲＸ−ＰＥ３：時刻Ｔ１＋時間Ｔp −時間Ｔ13（＝時刻Ｔ２）
ＲＸ−ＰＥ４：時刻Ｔ１＋時間Ｔp ＋時間Ｔm （＝時刻Ｔ４＋時間Ｔm ＝時刻Ｔ５）
なお、時間Ｔm は、マージン時間を表す。また、送信回路ブロック２１〜２４への電力供給を制御するための制御信号ＴＸ−ＰＥ１〜ＴＸ−ＰＥ４は、パケット送信が終了した時から上述のマージン時間が経過したタイミングでＨレベルからＬレベルに変化する。

電力制御部３１は、これらの制御信号を作成して切替部３２に与える。そうすると、切替部３２は、以下のようにして各回路ブロック１１〜１４、２１〜２４への電力の供給を制御する。すなわち、時刻Ｔ２において受信回路ブロック１３への電力供給を開始する。続いて、時刻Ｔ３において、受信回路ブロック１２への電力供給を開始する。さらに、時刻Ｔ５において、受信回路ブロック１１、１４への電力供給を開始するとともに、送信回路ブロック２１〜２４への電力供給を停止する。

上述のような電力制御が行われると、受信回路ブロック１１〜１４は、遅くとも、パケット送信が終了した時（時刻Ｔ４）からマージン時間Ｔm が経過した時点（時刻Ｔ５）において正常動作を行える状態になる。すなわち、受信回路ブロック１３は、立上り遅延時間が「Ｔ13」であるが、時刻Ｔ４よりも時間Ｔ13だけさかのぼったタイミングである時刻Ｔ２に電力の供給が開始されているので、時刻Ｔ４には正常動作ができる状態になる。同様に、受信回路ブロック１２は、立上り遅延時間が「Ｔ12」であるが、時刻Ｔ４よりも時間Ｔ12だけさかのぼったタイミングである時刻Ｔ３に電力の供給が開始されているので、時刻Ｔ４には正常動作ができる状態になる。また、受信回路ブロック１１、１４は、時刻Ｔ５において電力の供給が開始されるが、これらの回路ブロックは立上り遅延時間が十分に小さいので、時刻Ｔ５には実質的に正常動作ができる状態になる。すなわち、受信回路１０は、全体として、時刻Ｔ５には実質的には正常動作ができる状態になる。

図３は、本発明の電力制御の効果を説明する図である。ここでは、受信回路１０の電力が一括して制御されるケースと比較する。なお、受信回路１０の電力が一括して制御される場合（図３におけるケース１、２）は、各受信回路ブロック１１〜１４への電力供給を個々に制御するための制御信号ＲＸ−ＰＥ１〜ＲＸ−ＰＥ４は存在しないが、図３においては、本発明に係る通信装置１との比較を容易にするためにそれらの制御信号が描かれている。また、ここでは、説明を簡単にするために、図２に示したマージン時間Ｔm を設けないものとし、さらに、受信回路ブロック１１、１４の立上り遅延時間を無視するものとする。

ケース１では、時刻Ｔc においてパケット送信が終了した時点で各受信回路ブロック１１〜１４に同時に電力の供給が開始される。この場合、受信回路ブロック１２、１３は、それぞれ時刻Ｔd 、時刻Ｔe になるまで正常動作を行うことができない。すなわち、受信回路全体としては、時刻Ｔe になるまで正常動作を行えないことになる。

ケース２では、時刻Ｔc から時間Ｔ13だけさかのぼったタイミングである時刻Ｔa において各受信回路ブロック１１〜１４に同時に電力の供給が開始される。この場合、受信回路は、全体として時刻Ｔc から正常動作を行うことができる。しかし、受信回路ブロック１１、１４は、時刻Ｔa 〜時刻Ｔc の期間、正常動作を行うことができる状態であるにもかかわらず、受信回路ブロック１２または１３が動作できないために、使用されない状態になっている。すなわち、この期間は、受信回路ブロック１１、１４に電力を供給することは無駄な消費となる。

これに対して、本発明に係る通信装置１では、時刻Ｔa において受信回路ブロック１３への電力供給が開始され、時刻Ｔb において受信回路ブロック１２への電力供給が開始され、更に時刻Ｔc において受信回路ブロック１１、１４への電力供給が開始されるので、受信回路１０全体として、時刻Ｔc から正常動作を行える。すなわち、本発明に係る通信装置１は、ケース１と比較すると、時間Ｔ13だけ早く受信動作を開始できる。

また、ケース１では、時刻Ｔc から電力供給が開始されるのに対して受信回路が正常動作できるのは時刻Ｔe 以降なので、受信回路ブロック１１、１４については時刻Ｔc 〜時刻Ｔe に供給される電力が無駄になり、受信回路ブロック１２については時刻Ｔd 〜時刻Ｔe に供給される電力が無駄になってしまう。同様に、ケース２では、時刻Ｔa から電力供給が開始されるのに対して受信回路が正常動作できるのは時刻Ｔc 以降なので、受信回路ブロック１１、１４については時刻Ｔa 〜時刻Ｔc に供給される電力が無駄になり、受信回路ブロック１２については時刻Ｔb 〜時刻Ｔc に供給される電力が無駄になってしまう。これに対して、本発明に係る通信装置１では、このような無駄な電力供給は発生しないので、通信装置全体として電力の消費を節約できる。

なお、上述の実施例では、パケット送信の終了に際して受信回路１０へ電力を供給する動作について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、無線通信システムにおいては、しばしば、ある通信装置が信号を送信している期間は、他の通信装置の信号送信が禁止される。この場合、信号送信を行おうとする通信装置は、他の通信装置に対して「回線使用予定時間」を通知する。また、その通知を受け取った通信装置は、受信回路１０への電力供給をいったん停止する。そして、この後、各通信装置は、受信回路１０の各受信回路ブロック１１〜１４への電力供給を制御する手順として、図１〜図２を参照しながら説明した制御手順を導入してもよい。すなわち、電力制御部３１は、回線使用予定時間および各受信回路ブロック１１〜１４の立上り遅延時間を考慮して、各受信回路ブロック１１〜１４へ電力供給を開始するタイミングを個々に決定するようにしてもよい。そうすると、切替部３２は、このようにして決定されたタイミングに基づいて各受信回路ブロック１１〜１４への電力供給を開始する。そして、この方式により各受信回路ブロック１１〜１４への電力供給が制御されれば、図３を参照しながら説明した本発明の効果と同様の効果が得られる。なお、回線使用予定時間は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠する無線ＬＡＮシステムでは、ＭＡＣヘッダの中の「デュレーション」領域に設定されて通知される。

また、たとえば、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠する無線ＬＡＮシステムでは、端末（ステーション）のバッテリ消費を抑えるための省電力モードが定義されている。省電力モードでは、端末は、基本的にはドーズ状態（送受信不可状態）になっており、周期的に一定期間だけアウェイク状態（送受信可能状態）に遷移する。したがって、ドーズ状態からアウェイク状態に遷移する際に本発明の電力供給制御を適用することも可能である。すなわち、この場合、アウェイク状態を呼び出す周期および各回路ブロック１１〜１４、２１〜２４の立上り遅延時間に基づいて、各回路ブロック１１〜１４、２１〜２４へ電力供給を開始するタイミングを個々に決定することができる。

本発明に係る通信装置の要部を模式的に示した図である。 本実施形態の電力制御を示すタイミング図である。 本発明の電力制御の効果を説明する図である。

符号の説明

１ 通信装置
１０ 受信回路
１１〜１４ 受信回路ブロック
２０ 送信回路
２１〜２４ 送信回路ブロック
３０ ＭＡＣ部
３１ 電力制御部
３２ 切替部
４０ バッテリ
５０ アンテナ

Claims (4)

1. 送信回路と、
   複数の受信回路ブロックを含む受信回路と、
   上記送信回路を利用して信号を送信している期間の少なくとも一部期間において上記受信回路への電力の供給を停止する電力制御手段、を有し、
   上記電力制御手段は、上記送信回路を利用して信号を送信している期間に基づいて、上記複数の受信回路ブロックそれぞれについて個別に電力供給を開始するタイミングを決定する
   ことを特徴とする通信装置。
2. 上記電力制御手段は、上記送信回路が送信するデータのデータ長およびその送信レートに基づいて、上記送信回路を利用して信号を送信している期間を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 上記電力制御手段は、上記送信回路を利用して信号を送信している期間および予め求められている各受信回路ブロックの立上り遅延時間に基づいて、上記各受信回路ブロック毎の電力供給を開始するタイミングを決定する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
4. 受信回路と、
   複数の送信回路ブロックを含む送信回路と、
   上記受信回路を利用して信号を受信している期間の少なくとも一部期間において上記送信回路への電力の供給を停止する電力制御手段、を有し、
   上記電力供給手段は、予め求められている各送信回路ブロックの立上り遅延時間に基づいて、上記複数の送信回路ブロックそれぞれについて個別に電力供給を開始するタイミングを決定する
   ことを特徴とする通信装置。
   
   
   

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