JP2006087023A - 無線通信装置、および情報処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 消費電力を低く抑え、駆動時間を長く保つ無線通信装置１００を提供する。
【解決手段】 無線通信部１０１が送信しているストリーミングデータの実効転送レートＲｃと実際に必要な必要転送レートＲｓとを比較部１０５が比較する。必要転送レートＲｓの方が大きい場合には、制御部１０４は電力制御部１０６に送信電力を引き上げる命令を出し、小さい場合には、送信電力を引き下げる命令を送出する。この命令により電力制御部１０６は送信電力を制御する。無線通信部１０１は実際に転送に必要な転送レートに相当する通信帯域を確保する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線通信装置に係り、特に電力制御の機能を有する無線通信装置に関する。

携帯型電子機器の利用形態例の一例として、サーバから無線通信によりコンテンツファイルのダウンロードやストリーミングのサービスを受けるという利用形態がある。

ここで、携帯型電子機器にはＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）及びノート型ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などが考えられ、無線通信の方式としては、公衆エリア無線LANサービスであるホットスポット（登録商標
）のような比較的狭い範囲での利用を考える場合には、無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＵＷＢ（ＵｌｔｒａＷｉｄｅ Ｂａｎｄ）が好適であり、公衆網の場合にはＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙ−ｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）やＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ，登録商標）等が考えられる。

このような利用形態を考えた場合に、クライアントばかりでなく、情報を提供する側のホストコンピュータにとっても消費電力は重要な問題となる。

ここで、低消費電力化の１例としては、情報量に応じた転送レートで符号化する可変レート音声コーデック手段と、送信パワーの時間平均がこの転送レートに比例するように信号を送信する送信手段とを備えた無線通信装置において、可変レート音声コーデック手段に対して転送レートの最大値を指定する手段を設け、時間平均での送信パワーを制御することで低消費電力化を選択する手段が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−２８３７５８号公報（第３頁、図１）

上述のように、携帯型電子機器のようなクライアントの機器ばかりでなく、ホストコンピュータのような情報処理装置においても消費電力は重要な問題である。ここで、従来の無線通信では、例えば、４８０Ｍｂｐｓの帯域に対し、データ通信には２０Ｍｂｐｓしか用いていない場合には、４６０Ｍｂｐｓもの帯域が無駄となっていた。

具体的には、動画配信の方式のひとつである、ストリーミングは、動画ファイル全体をダウンロードした後に、再生するのではなく、バッファリング容量をダウンロード後、即座に再生を開始し、かつこの再生を行いながら残りのダウンロードを並行して行うことが行なわれる。従って、ストリーミングにおける無線通信では、表示装置への再生が滞らない範囲での帯域さえ確保すれば十分であり、他の帯域はストリーミング中には使われない状態となっている。

従来は上述した使われない通信帯域が発生することは少なかった。しかし、近年の無線技術は革新的に進歩しており、将来的には広帯域の通信が可能となるため、このような使われない通信領域が無駄に発生する可能性が高くなる。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、無線通信装置において、データ通信に必要な転送レートと実際の転送レートを比較しながら無線通信の電力制御を行なうことにより、余った通信帯域を無駄にすることなく、その分送信電力を抑えて消費電力を低くしようというものである。

これにより、当該無線通信装置を備えた機器において消費電力を低く抑え、結果として駆動時間を長く保つことができる無線通信機器を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、本発明の無線通信装置は、データの通信を行う通信手段と、前記通信手段によりデータを送信する際に、前記データの通信に必要な転送レートである必要転送レートと、前記通信手段が実際に行っている転送レートである実効転送レートとを比較する比較手段と、前記比較手段により、前記必要転送レートと前記実効転送レートとが近くなるように前記データの送信電力を制御する電力制御手段とを
具備することを特徴としている。

また、本発明の情報処理装置は、無線によりデータの通信を行う無線通信手段と、前記通信手段によりデータを送信する際に、前記データの通信に必要な転送レートである必要転送レートと、前記通信手段が実際に行っている転送レートである実効転送レートとを比較する比較手段と、前記比較手段により、前記必要転送レートと前記実効転送レートとが近くなるように前記データの送信電力を制御する電力制御手段とを具備することを特徴としている。

消費電力を低く抑えることができ、結果として駆動時間を長く保つことができる。

（第１の実施の形態）
以下に、本発明による無線通信装置の第１の実施の形態を図１乃至図３を用いて説明する。図１は、本発明による無線通信装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。

無線通信装置１００は、無線通信部１０１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０３と、制御部１０４と、比較部１０５と、電力制御部１０６と、インターフェース部１０７とを主たる構成要素とする。

ここで、無線通信部１０１と、ＲＯＭ１０２と、ＲＡＭ１０３と、比較部１０５と、電力制御部１０６と、インターフェース部１０７は、それぞれ制御部１０４と接続している。

次に各要素の構成を詳細に説明する。

無線通信部１０１は、外部機器と無線通信を行う部分であり、後述するインターフェース部１０７（図２参照）から受信したデジタルデータを変調してアンテナから電波として外部機器に送信したり、アンテナが受信した電波を復調してデジタルデータに変換したりする。また、無線通信部１０１は、動作している時点（現在）の転送レートの実効値（実効転送レートＲｃ）の算出も行なう。

ＲＯＭ１０２は、制御コードを格納している。即ちＲＯＭ１０２は、制御部１０４が無線通信部１０１等の各要素を制御するためのコードや、インターフェース部１０７から受信したデータ又は外部機器である通信相手から受信したデータを処理するためのコードを格納している。

ＲＡＭ１０３は、主としてデータを格納する部分である。即ち、ＲＡＭ１０３は、インターフェース部１０７から受信したデータを格納するための送信バッファや、外部機器である通信相手から受信したデータを格納するための受信バッファを備えている。

制御部１０４は、無線通信装置１００全体を制御する部分である。即ち、制御部１０４は、ＲＯＭ１０２に格納されている処理コードを実行することによって、インターフェース部１０７から受信したデータに所定の処理を施し、無線通信部１０１を介してそのデータを送出させたり、外部機器である通信相手から無線通信部１０１を介して受信したデータに所定の処理を施してそのデータをインターフェース部１０７へ送信させたりする。

比較部１０５は、転送レートを比較する部分である。即ち、比較部１０５は、ファイルやストリーミングのデータを外部機器である通信相手へ送信する際に、その送信に必要な転送レート（必要転送レートＲｓ）と現在送信している実際の転送レート（実効転送レートＲｃ）とを比較して、その結果を制御部１０４に通知する。

電力制御部１０６は、消費電力を制御する部分である。即ち、電力制御部１０６は、制御部１０４の命令により、無線通信部１０１が送受信している送信電力の出力を高低させたり、無線通信部１０１が行うデータ送受信のプロセスを間欠動作させる制御を行なう。

インターフェース部１０７は、インターフェース部２０６との通信手段である。インターフェース部１０７は、例えば、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）バスやＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）、シリアル等である。

尚、比較部１０５及び電力制御部１０６は制御部１０４を介して制御しているが、各々の要素が独自に判断して機能するように構成しても良い。

図２は、本発明の第１の実施の形態に係る無線通信装置１００を備えた情報処理装置のブロック図を示したものである。

図２において、情報処理装置２００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、表示部２０４、操作部２０５、インターフェース部２０６、無線通信装置１００とを主たる構成要素とする。ここで、ＣＰＵ２０１と、ＲＯＭ２０２と、ＲＡＭ２０３と、表示部２０４と、操作部２０５と、インターフェース部２０６はそれぞれバスＢで接続されている。また、無線通信装置１００は、インターフェース部１０７を介してインターフェース部２０６と接続されている。情報処理装置２００は、例えば、ホームサーバなどである。

次に各要素の構成を詳細に説明する。

ＣＰＵ２０１は、情報処理装置２００全体を制御する部分である。即ち、ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２に格納されている処理コードを実行することによって、各要素を制御する。

ＲＯＭ２０２は、制御コードを格納している。即ちＲＯＭ２０２は、ＣＰＵ２０１が各要素を制御するためのコードや、無線通信装置１００から受信したデータを処理するためのコードを格納している。

ＲＡＭ２０３は、主としてデータを格納する部分である。即ち、ＲＡＭ２０３は、無線通信装置１００から受信したデータや、ＣＰＵ２０１が処理を施したデータを格納している。

表示部２０４は、無線通信装置１００や情報処理装置２００の処理の結果を出力する部分である。表示部２０４は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等である。

操作部２０５は、情報処理装置２００に対してユーザが命令やデータ等を入力する部分である。操作部２０５は、各種操作ボタンやマウス、キーボード等である。

インターフェース部２０６は、無線通信装置１００と情報処理装置２００とを接続する部分である。即ち、インターフェース部２０６は、無線通信装置１００のインターフェース部１０７と接続し、インターフェース部２０６がバスＢと接続されることで、無線通信装置１００と、情報処理装置２００とのデータのやり取りを可能とする部分である。

次に図３を用いて、本発明の実施の形態における情報処理装置２００の制御を説明する。図３は、本発明の第１の実施の形態係る情報処理装置２００の制御方法を示したフローチャートである。図３は、例えば図４のような利用形態を想定したものである。

図４は、本発明の実施の形態に係る無線通信装置の利用形態例を示した図である。図４における利用形態では、サーバである情報処理装置２００と、このサーバからコンテンツファイルのダウンロードやストリーミングのサービスを受けることができる携帯型無線通信機器の１種であるＰＤＡ及びノート型ＰＣから構成されている。

ここで、情報処理装置２００とＰＤＡ間、及び情報処理装置２００とノート型ＰＣ間は、それぞれ無線によるデータ通信が可能であり、その通信方式は、公衆エリア無線LANサ
ービスであるホットスポット（登録商標）のような比較的狭い範囲での利用を考える場合には、無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、そしてＵＷＢが好適であり、公衆網の場合にはＰＨＳやＣＤＭＡ（登録商標）等が考えられる。

図３においてまず、無線通信部１０１がデータの送信を開始する（ステップＳ１０）。

このデータの送信の開始は、クライアントであるノート型ＰＣやＰＤＡからデータのダウンロードやストリーミングの要求があることで開始される。

即ち、ＣＰＵ２０１が、ユーザから外部機器であるノート型ＰＣやＰＤＡを介して情報処理装置２００に対してダウンロードやストリーミングの要求があったと判断した際には、インターフェース部２０６を介して無線通信装置１００に対してデータの送信命令を送出する。データの送信命令を受信した無線通信装置１００の制御部１０４は、無線通信部１０１にデータの送信を実行させる。

次に、制御部１０４は、比較部１０５にデータの送信開始を通知する（ステップＳ２０）。即ち、制御部１０４は、ステップＳ１０で無線通信部１０１にデータの送信命令を送出すると、その後に、このデータ送信命令を送出した旨を比較部１０５に通知する。これにより比較部１０５は、無線通信部１０１がデータの送信を開始したことを認識する。

次に、制御部１０４は、電力制御部１０６に送信電力を最大に引き上げる命令を送出する（ステップＳ３０）。即ち、制御部１０４は、まず、送信しているデータがダウンロード形式か、ストリーミング形式のどちらの場合においても、一度送信電力を最大に引き上げる命令を電力制御部１０６に送出する。この命令を受信した電力制御部１０６は、無線通信部１０１が送信するデータの送信電力を最大に引き上げる。

次に、ＣＰＵ２０１は、データの送信形態がストリーミング形式か否かを判断する（ステップＳ４０）。即ち、ＣＰＵ２０１は、クライアントからのファイルの受信要求がダウンロード形式のものか、ストリーミング形式のものかを判断する。

この判断は、例えば、ウンロード若しくはストリーミング用のアイコンをクリックすることでユーザから直接その形式を指示されることで実現される。但し、これは一例に過ぎず、情報処理装置２００に組み込まれたアプリケーションの種類によって適宜変わるよう構成しても良い。

上記判断の結果、送信しているデータがストリーミング形式の要求でない場合には（ステップＳ４０のＮｏ）、後述するステップＳ１１０の処理を行う。

一方、送信しているデータがストリーミング形式の要求であると判断した際には（ステップＳ４０のＹｅｓ）、制御部１０４にその旨を通知し、制御部１０４は、比較部１０５にストリーミングに必要な転送レート（必要転送レートＲｓ）を認識させる（ステップＳ５０）。即ち、比較部１０５は、送信データを元に必要な転送レートを認識し、認識した必要な転送レートを制御部１０４に送出する。

次に、制御部１０４は必要転送レートＲｓを認識できたか否かを判断する（ステップＳ６０）。即ち、制御部１０４は、比較部１０５から必要転送レートＲｓを受信した場合には必要転送レートＲｓを認識できたと判断する。

その結果、制御部１０４が必要転送レートＲｓを認識できなかった場合には（ステップＳ６０のＮｏ）、後述するステップＳ１１０の処理を行う。

一方、制御部１０４が必要転送レートＲｓを認識できた場合には（ステップＳ６０のＹｅｓ）、次に、制御部１０４は、比較部１０５に、ステップＳ５０で認識した必要転送レートＲｓと、実際に現在送信中の転送レート（実効転送レートＲｃ）とを比較させる（ステップＳ７０）。この比較命令を受けた比較部１０５は、必要転送レートＲｓと実効転送レートＲｃとを比較し、その比較結果を制御部１０４に送出する。

制御部１０４は、ステップＳ７０で受信した結果において、必要転送レートＲｓが実効転送レートＲｃよりも大きい場合は（ステップＳ８０のＹｅｓ）、電力制御部１０６に送信電力を引き上げる命令を送出する（ステップＳ９０）。この命令を受信した電力制御部１０６は、送信電力を上げる制御を行なう（ステップＳ１００）。

一般に送信電力の出力と通信帯域との間には相関関係があると知られている（例えば、特開平７−２８３７５８号公報）。従って送信する通信帯域は広くなる。

一方、ステップＳ７０で受信した結果において、必要転送レートＲｓが実効転送レートＲｃ以下の場合は（ステップＳ８０のＮｏ）、制御部１０４は、電力制御部１０６に送信電力を引き下げる命令を送出する（ステップＳ１２０）。この命令を受信した電力制御部１０６は、送信電力を引き下げる制御を行なう（ステップＳ１３０）。これにより、送信する通信帯域は狭くなる。

尚、ステップＳ８０の判断は、厳格に必要転送レートＲｓと実効転送レートＲｃとの大小を比較することで実現できるが、所定の閾値（閾値α）を有して判断することで実現しても良い。即ち、必要転送レートＲｓに閾値αを加えた転送レートと実効転送レートＲｃとを比較してステップＳ８０の判断をするようにしても良い。このような閾値を有することで、ストリーミングに必要な転送レートがある程度の余裕をもって確保できるように送信電力を制御できるからである。

次に、ＣＰＵ２０１は、データ送信が終了したか否かを判断する（ステップＳ１１０）。

この結果、ＣＰＵ２０１がデータ送信を終了していないと判断した場合には（ステップＳ１１０のＮｏ）、ステップＳ４０に戻り、送信しているデータがストリーミングであるか否かを判断することとなる。

一方、ＣＰＵ２０１が、データ送信終了したと判断した場合には（ステップＳ１１０のＹｅｓ）、本発明の実施の形態にかかる情報処理装置２００の制御は終了する。

以上のように、無線通信装置１００において、データ通信に必要な転送レートと実際の転送レートを比較しながら無線通信の電力制御を行なうことにより、余った通信帯域を無駄にすることなく、その分送信電力を抑えて消費電力を低くすることができる。

即ち、従来の無線通信装置では、４８０Ｍｂｐｓの帯域に対し、データ通信には２０Ｍｂｐｓしか用いていない場合には、４６０Ｍｂｐｓもの帯域が使われない状態となっていた。

しかし、上述した図３の制御を行なう情報処理装置２００では、この使われていない４６０Ｍｂｐｓの分（若しくはこれに近い帯域）に相当する送信電力を引き下げて必要な２０Ｍｂｐｓ分（若しくはこれに近い帯域）のみの通信帯域を確保することで消費電力を低く抑えるようにしている。

従って、クライアントであるＰＤＡやノート型ＰＣから情報処理装置２００に対してコンテンツファイルのダウンロードを要求した場合には、無線の通信帯域を最大限に利用できるように送信電力を制御して短時間でデータを送信できる。

一方、コンテンツのストリーミング配信が要求された場合には、ストリーミングの転送レート分が確保できるくらいの通信帯域が利用できるように送信電力を制御してデータを送信する。これにより消費電力を低く抑えるようにできる。

尚、上記のようなデータ通信の発生していない間は、所定の間隔で無線通信を間欠動作させておくのが好ましい。

図５は、本発明の無線通信装置の送信電力の変化を示した図である。図５では、横軸は時刻、縦軸は送信電力を示している。この図５において、ｔ０〜ｔ１の時間及びｔ２〜ｔ３の時間、ｔ５〜ｔ６の時間は、情報処理装置２００とＰＤＡとの間、若しくは、情報処理装置２００とＰＣとの間でのデータの送受信が行なわれていない時間である。

従って、ＰＤＡやＰＣとの接続が切れない程度に情報処理装置２００の無線通信を間欠動作させておく（以後この動作状態をアイドル状態とする）。

ｔ１〜ｔ２の時間はファイルのダウンロード中の送信電力の状態である。ファイルのダウンロードの場合には、前述したように無線の通信帯域を最大限に利用できるよう送信電力を最大にして短時間でデータを送信するように制御する。

一方、ｔ３〜ｔ５の時間はストリーミングデータ送信中の送信電力の状態である。ストリーミングデータの送信の場合にはストリーミングの転送レート（必要転送レートＲｓ）が確保できるくらいの通信帯域が利用できるように送信電力を制御していく。この時、ｔ３〜ｔ４の時間に見られるようにストリーミングの開始時（時刻ｔ３）は送信電力を最大にして、時刻ｔ４に至るまでにストリーミングに必要な転送レート（必要転送レートＲｓ）と実際の転送レート（実効転送レートＲｃ）を比較しながら緩やかに送信電力を小さく制御していくのが好ましい。これは、ストリーミングに必要な転送レート（必要転送レートＲｓ）を確保できる送信電力は一意には決めることができず、周りの無線環境やサーバ・クライアント間の距離等の外的要因に依存するためである。

以上、無線通信装置において、データ通信に必要な転送レートと実際の転送レートを比較しながら無線通信の電力制御を行なうことにより、余った通信帯域を無駄にすることなく、その分送信電力を抑えて消費電力を低くすることができる。これにより、当該無線通信装置を備えたＰＤＡやノート型ＰＣ等のモバイル機器において、駆動時間を長く保つことができるようになる。

本発明による無線通信装置の第１の実施の形態を示すブロック図。 本発明の第１の実施の形態に係る無線通信装置１００を備えた携帯型電子機器のブロック図。 本発明の第１の実施の形態係る情報処理装置２００の制御方法を示したフローチャート。 本発明の実施の形態に係る無線通信装置の利用形態例を示した図。 本発明の無線通信装置の送信電力の変化を示した図。

符号の説明

１００ 無線通信装置
１０１ 無線通信部
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ 制御部
１０５ 比較部
１０６ 電力制御部
１０７ インターフェース部
２００ 情報処理装置
２０１ ＣＰＵ
２０２ ＲＯＭ
２０３ ＲＡＭ
２０４ 表示部
２０５ 操作部
２０６ インターフェース部

Claims (4)

1. データの通信を行う通信手段と、
   前記通信手段によりデータを送信する際に、このデータの通信に必要な転送レートである必要転送レートと、前記通信手段が実際に行っている転送レートである実効転送レートとを比較する比較手段と、
   前記比較手段により、前記必要転送レートと前記実効転送レートとが近くなるように前記データの送信電力を制御する電力制御手段とを
   具備することを特徴とする無線通信装置。
2. 前記電力制御手段による送信電力の制御は、前記比較手段により前記必要転送レートが前記実効転送レートよりも大きいと判断された場合には前記送信電力を引き上げ、前記必要転送レートが前記実効転送レートよりも小さいと判断された場合には前記送信電力を引き下げることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記必要転送レートはファイルの属性やヘッダ情報から推測することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
4. 無線によりデータの通信を行う無線通信手段と、
   前記通信手段によりデータを送信する際に、このデータの通信に必要な転送レートである必要転送レートと、前記通信手段が実際に行っている転送レートである実効転送レートとを比較する比較手段と、
   前記比較手段により、前記必要転送レートと前記実効転送レートとが近くなるように前記データの送信電力を制御する電力制御手段とを
   具備することを特徴とする情報処理装置。

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