JP2006165742A

JP2006165742A - 無線通信装置及び送信出力制御方法

Info

Publication number: JP2006165742A
Application number: JP2004350947A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Matano; 友宏俣野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-12-03
Filing date: 2004-12-03
Publication date: 2006-06-22
Also published as: WO2006059725A1

Abstract

【課題】所定の通信品質を維持しつつ最低限の送信出力となるように制御し、消費電力の削減と通信品質の確保とを両立させる。
【解決手段】データ処理部２５は、所定期間ごとに、送信信号を出力した送信回数と、この送信信号に対するＡＣＫ信号の受信回数とに基づき、送信成功率を算出する。送信出力制御部２７は、送信成功率の算出結果に基づいて制御信号を送信部２６に出力し、送信部２６の送信出力を制御する。このとき、送信成功率が適切範囲より大きい場合は、送信出力を減少させる制御を行い、送信成功率が適切範囲より小さくなった場合は、送信出力を増大させる制御を行うことで、通信品質を維持できる最小となるレベルまで送信出力を減少させ、消費電力を削減する。
【選択図】図２

Description

本発明は、無線ＬＡＮ等の無線通信に用いられ、送信出力の制御機能を備えた無線通信装置及び送信出力制御方法に関する。

従来より、無線通信装置において、電源に用いる充電電池の寿命延長などのために、低消費電力化の技術が種々提案されている。送信時の消費電力を低減させた無線通信装置の例として、ＡＣＫ信号（肯定的応答信号）を含む無線信号の受信回数とＮＡＫ信号（否定的応答信号）を含む無線信号の受信回数との差に対応して送信出力を制御する無線データ通信装置が開示されている。この従来例によれば、通信状態に応じて送信出力を増減させることで、消費電力を削減するとともに、外来ノイズ等の妨害に対抗して通信を行うことができる（特許文献１参照）。

しかしながら、例えば、無線ＬＡＮ（IEEE 802.11a/b/gなど）に用いられる無線通信装置においては、各装置で送信出力制御が行われていないため、必要以上に送信出力が大きい場合は、自装置と近隣の他装置との間で通信障害となる干渉を引き起こすおそれがあり、また、消費電力に無駄が生じるという不具合がある。無線通信装置の動作モードにパワーセーブモードを設けて消費電力を削減することも考えられるが、パワーセーブモードでは送信時に十分な送信出力が得られないことがある。

また、特許文献１に記載の無線データ通信装置では、送信出力制御のためにＡＣＫ信号及びＮＡＫ信号を用いる必要があり、ＮＡＫ信号を送受しない無線ＬＡＮ等における通信には対応することができない。このため、従来では無線ＬＡＮ等のＮＡＫ信号を用いない無線通信においては、きめ細かな送信電力制御を行えなかった。

特開平８−８７７７号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、所定の通信品質を維持しつつ最低限の送信出力となるように制御することができ、消費電力の削減と通信品質の確保とを両立できる無線通信装置を提供することを目的とする。

本発明の無線通信装置は、信号を受信する受信部及び送信する送信部を有する無線通信装置であって、前記送信部より送信先へ送信する送信信号の送信回数と、前記受信部において送信先から受信する前記送信信号に対応して送られるＡＣＫ信号の受信回数とに基づき、前記ＡＣＫ信号の受信回数を前記送信回数で除算して送信成功率を算出するデータ処理部と、前記送信成功率に応じて前記送信部の送信出力を制御する送信出力制御部とを備え、前記送信出力制御部は、前記送信成功率が所定の適切範囲より大きい場合に前記送信出力を減少させる制御を行うものである。

これにより、例えば上記送信出力制御を所定期間ごとに繰り返すことで、送信成功率が所定の適切範囲に収まる状態で送信出力が段階的に小さくなるように制御され、必要な通信品質を維持しつつ最低限の送信出力となるように制御することができる。この結果、消費電力の削減と通信品質の確保とを両立できる。

また、上記の無線通信装置であって、前記送信出力制御部は、前記送信成功率が所定の適切範囲より小さい場合に前記送信出力を増大させる制御を行うものとする。
これにより、例えば上記送信出力制御を所定期間ごとに繰り返すことで、送信成功率が所定の適切範囲より小さくなった場合に所定の適切範囲に収まるように段階的に大きくなるように制御され、送信出力を上げて必要な通信品質を確保できるようにすることが可能である。

また、上記の無線通信装置であって、前記送信出力制御部は、前記送信成功率が所定の閾値より小さい場合に前記送信出力を最大出力にする制御を行うものとする。
これにより、送信成功率が所定の閾値より小さくなった場合に、送信出力を最大出力として瞬時に必要な通信品質を確保することが可能となる。

また、上記構成において、送信出力制御部が、消費電力優先、通信品質優先、最大出力送信などを含む動作モードを選択的に動作可能とし、各動作モードでの送信出力制御を行う構成としてもよい。また、上記のような動作モードをユーザ設定によって選択可能としたり、無線通信装置を駆動する電池の残量等の装置状態によって、自動的に選択して動作実行するような構成としてもよい。

本発明の送信出力制御方法は、無線通信を行う無線通信装置の送信出力制御方法であって、送信先へ送信する送信信号の送信回数と、前記送信信号に対応して送信先より送られるＡＣＫ信号の受信回数とに基づき、前記ＡＣＫ信号の受信回数を前記送信回数で除算して送信成功率を算出する送信成功率算出ステップと、前記送信成功率に応じて前記送信部の送信出力を制御する送信出力制御ステップとを有し、前記送信出力制御ステップにおいて、前記送信成功率が所定の適切範囲より大きい場合に前記送信出力を減少させる制御を行うものである。

これにより、例えば上記送信出力制御を所定期間ごとに繰り返すことで、送信成功率が所定の適切範囲に収まる状態で送信出力が段階的に小さくなるように制御され、必要な通信品質を維持しつつ、最低限の送信出力となるように制御することができ、消費電力を削減できる。

本発明によれば、所定の通信品質を維持しつつ最低限の送信出力となるように制御することができ、消費電力の削減と通信品質の確保とを両立できる無線通信装置及び送信出力制御方法を提供できる。

図１は本発明の実施形態に係る無線通信装置における送信出力制御時の装置間の関係を説明する図である。本実施形態では、無線ＬＡＮ（IEEE 802.11a/b/gなど）に接続して無線通信を行う無線通信装置に適用した例を説明する。通信形態としては、無線ＬＡＮにおける端末間同士の通信、端末をネットワークに接続するために設けたアクセスポイントと端末との間の通信などが想定され得る。なお、他の通信方式の無線通信装置にも同様に適用可能である。

第１の無線通信装置１１と第２の無線通信装置１２との間で無線通信を行う際、第１の無線通信装置１１より送出される送信データを含む送信信号１５は、アンテナ１３から電波として送信され、第２の無線通信装置１２のアンテナ１４で受信される。また、第２の無線通信装置１２では、送信信号１５を受信した際に応答信号１６が出力されてアンテナ１４から電波として送信され、この応答信号１６が第１の無線通信装置１１のアンテナ１３で受信される。

無線ＬＡＮにおける通信では、第１の無線通信装置１１から第２の無線通信装置１２へ送信した送信信号１５が第２の無線通信装置１２で正常に受信できた場合、第２の無線通信装置１２から第１の無線通信装置１１へ応答信号１６として肯定応答信号（ＡＣＫ：ACKnowledgement、以下、ＡＣＫ信号と称す）が返信される。第１の無線通信装置１１は、ＡＣＫ信号を受信することによって、正常にデータが伝送されたことを確認できる。

本実施形態では、ＡＣＫ信号の受信回数を用いてデータ送信が成功した割合を示す送信成功率を算出し、この送信成功率に応じて送信出力の制御を行う。送信成功率は、ＡＣＫ信号の受信回数（ＡＣＫ受信回数）を送信信号の送信回数で除算した値によって求める。ここで、ＡＣＫ受信回数及び送信回数は、それぞれ送受信するパケット数などを用いて演算すればよい。送信出力制御としては、送信成功率が所定の通信品質を確保できる所定値より高い場合、送信出力レベルを下げるようにする。このように送信成功率が所定値を下回らない範囲で送信出力を制御し、必要な送信成功率を維持できる最小の送信出力レベルでデータ送信を行う。これにより、十分な通信品質を確保しつつ消費電力を削減可能となる。

上記送信成功率として定義した送信信号の送信回数に対するＡＣＫ信号の受信回数の割合によって、送信元の無線通信装置と送信先である通信相手の無線通信装置との間の往復の伝送路の通信品質を推定できる。ＡＣＫ信号が所定割合で受信できたということは、少なくとも送信先からのＡＣＫ信号が送信元において正常状態で受信できていることが確認でき、送信先から送信元への伝送路の回線品質が良好であると判断できる。また、ＡＣＫ信号の受信によって、送信先において正常状態で送信元からの送信信号が受信できていることが確認できるため、送信元から送信先への伝送路の回線品質が良好であるとみなすことができる。したがって、一方の無線通信装置のみで送信出力制御を行う場合であっても、通信相手の装置との間の伝送路の通信品質に応じて、所定値以上の送信成功率を維持しながら送信出力を下げる制御を行うことで、必要な通信品質を確保しつつ送信時の消費電力を低減できる。

また、上記送信出力制御を、通信を行う双方の無線通信装置で行うことにより、互いに必要な通信品質を確保できる最小の送信出力レベルとなるように、それぞれの無線通信装置の送信出力をより細かく適正に制御できる。例えば、送信元の無線通信装置の送信出力が小さくて送信成功率が低くなっている場合でも、送信先の無線通信装置側で送信出力を上げる制御を実行することで、相互で適切な送信成功率を維持した無線通信が可能である。

図２は本実施形態の無線通信装置における主要な構成要素を示すブロック図である。無線通信装置２１は、無線信号の送受信を行うアンテナ２２と、送信信号と受信信号とを分離するアンテナ共用器２３と、受信信号の復調等の処理を行う受信部２４と、送信データまたは受信データのデータ処理等の各種処理を行うデータ処理部２５と、送信信号の変調、電力増幅等の処理を行う送信部２６と、送信部２６からの送信信号の出力電力を制御する送信出力制御部２７とを備えて構成される。データ処理部２５及び送信出力制御部２７は、プロセッサ及びメモリを有して構成され、所定の処理プログラムを実行することで機能を実現するものである。

受信部２４は、アンテナ２２で受信した受信信号を復調し、データ処理部２５へ出力する。データ処理部２５は、受信した受信データの復号化等のデータ処理、及び送信する送信データの符号化等のデータ処理を行う。送信部２６は、送信データの変調等を行った後、送信信号の電力増幅等を行って出力し、アンテナ２２より送信する。ここで、データ処理部２５は、送信元の無線通信装置からの送信データを正常に受信できた場合、送信元の無線通信装置に対してＡＣＫ信号を送信するように送信部２６へＡＣＫ信号の送信データを出力する。そして、送信部２６からアンテナ２２を介してＡＣＫ信号が出力され、送信元の無線通信装置へ送信される。

また、データ処理部２５は、所定期間ごとに送信信号の送信回数とこの送信信号に対するＡＣＫ信号の受信回数とに基づいて送信成功率を算出し、算出結果を送信出力制御部２７へ出力する。送信出力制御部２７は、入力された送信成功率の算出結果に基づいて制御信号を送信部２６に出力し、送信部２６の送信出力を制御する。

図３は本発明の第１の実施形態に係る送信出力制御処理の手順を示すフローチャートである。この送信出力制御処理は、無線通信装置２１のデータ処理部２５及び送信出力制御部２７において処理プログラムを実行することによって実現される。第１の実施形態の送信出力制御は、送信成功率に応じて段階的に送信出力を増減し、必要な通信品質を維持できる範囲で送信出力レベルを最小レベルまで下げる処理を行うものである。

まず、送信出力制御部２７において、送信出力を最大出力に設定する処理を行う（ステップＳ１）。すなわち、最初は送信部２６から装置の最大出力で送信を行うようにする。次に、所定期間経過後、送受信したデータについてＡＣＫ受信回数÷送信回数の演算を行い、送信成功率を算出する（ステップＳ２）。

そして、送信成功率が所定の適切範囲より大きいか否かを判断する（ステップＳ３）。ここで、所定の適切範囲とは、必要な通信品質を維持できる最低限度の送信成功率の範囲をいう。例えば、送信成功率が９５〜９６％を適切範囲とする。送信成功率が適切範囲より大きい場合は、送信出力制御部２７は送信出力減少処理として送信出力を１段階小さくする制御を行う（ステップＳ４）。これにより、送信部２６から出力される送信信号の出力レベルが１段階減少される。

一方、送信成功率が適切範囲より大きくない場合は、送信成功率が所定の適切範囲より小さいか否かを判断する（ステップＳ５）。送信成功率が適切範囲より小さい場合は、送信出力制御部２７は送信出力増加処理として送信出力を１段階大きくする制御を行う（ステップＳ６）。これにより、送信部２６から出力される送信信号の出力レベルが１段階増加される。ステップＳ３及びＳ５でＮＯとなり、送信成功率が所定の適切範囲内にある場合は、ステップＳ２に戻り、所定期間経過後に再度送信成功率を算出する。以降は上記処理を繰り返すことによって、送信成功率が所定の適切範囲内にあるように制御され、かつ、送信出力が最低限のレベルとなるように制御される。上記送信出力制御の具体例として、例えば、制御範囲を２０ｄＢとし、この制御範囲内で±４ｄＢずつ送信出力レベルを増減させるように調整する。

図４は本発明の第２の実施形態に係る送信出力制御処理の手順を示すフローチャートである。この送信出力制御処理は、無線通信装置２１のデータ処理部２５及び送信出力制御部２７において処理プログラムを実行することによって実現される。第２の実施形態の送信出力制御は、送信成功率に応じて段階的に送信出力を増減し、必要な通信品質を維持できる範囲で送信出力レベルを最小レベルまで下げる処理を行い、送信成功率が所定値以下となった場合は送信出力を最大に戻す処理を行うものである。

まず、第１の実施形態と同様、送信出力制御部２７において、送信出力を最大出力に設定する処理を行い、最初は送信部２６から装置の最大出力で送信を行うようにする（ステップＳ１１）。次に、所定期間経過後、送受信したデータについてＡＣＫ受信回数÷送信回数の演算を行い、送信成功率を算出する（ステップＳ１２）。

そして、送信成功率が所定の適切範囲より大きいか否かを判断する（ステップＳ１３）。送信成功率が適切範囲より大きい場合は、送信出力制御部２７は送信出力減少処理として送信出力を１段階小さくする制御を行う（ステップＳ１４）。これにより、送信部２６から出力される送信信号の出力レベルが１段階減少される。一方、送信成功率が適切範囲より大きくない場合は、送信成功率が所定の適切範囲より小さいか否かを判断する（ステップＳ１５）。送信成功率が適切範囲より小さい場合は、さらに送信成功率が前記適切範囲より小さい値である所定の閾値より小さいか否かを判断する（ステップＳ１６）。例えば、閾値を９０％とする。

ここで、送信成功率が適切範囲より小さく、かつ閾値以上の場合は、送信出力制御部２７は送信出力増加処理として送信出力を１段階大きくする制御を行う（ステップＳ１７）。これにより、送信部２６から出力される送信信号の出力レベルが１段階増加される。一方、送信成功率が閾値より小さい場合は、ステップＳ１１に戻り、送信出力を最大出力に設定する処理を行う。

ステップＳ１３及びＳ１５でＮＯとなり、送信成功率が所定の適切範囲内にある場合は、ステップＳ１２に戻り、所定期間経過後に再度送信成功率を算出する。以降は上記処理を繰り返すことによって、送信成功率が所定の適切範囲内にあるように制御され、かつ、送信出力が最低限のレベルとなるように制御される。第２の実施形態では、送信成功率が所定値以下となった場合に最大出力に戻す処理を行うことで、送信出力レベルを一度に増加させて速やかに通信品質を確保できるようにしている。

図５は本実施形態の無線通信装置における送信出力と送信成功率との関係を示す図である。図５のグラフに示すように、無線通信装置の送信出力が大きくなるほど、受信側の装置ではＣ／Ｎが大きくなる（干渉が無視できる場合）ため、送信側で見た送信成功率が大きくなり、１００％に近づいていく。なお、送信側の装置と受信側の装置との間のエアインターフェースの伝播特性が変動せずに一定であるとみなすことができれば、（送信側での送信出力）＝（受信側での受信電界強度）となる。本実施形態では、送信成功率が所定の適切範囲より大きい場合は送信出力を減少させることによって、例えば送信成功率が９５％以上の必要な通信品質を確保しつつ送信時の消費電力を削減することができる。また、送信成功率が所定の適切範囲より小さくなった場合は、送信出力を増加させることによって十分な通信品質を維持することができる。

上述したように、本実施形態では、無線通信装置の送信成功率が十分高い場合に送信出力を減少させ、送信成功率がある閾値を下回らない範囲で小さい送信出力となるよう制御することによって、所定の通信品質を維持した最小の送信出力レベルで送信を行うことができる。これにより、通信品質を維持しながら消費電力を低減でき、無線通信装置の低消費電力化を図れる。さらに、送信出力を下げることで、他の無線通信システムヘ通信障害となる干渉を少なくすることができるという利点がある。

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、実施形態は適宜変更され得ることは明らかである。本発明は、通信応答にＡＣＫ信号を用いるものであれば、無線ＬＡＮ等の無線通信システム、及び他の無線通信システム全般にも適用可能である。

また、上記実施形態において、送信出力を下げるほど消費電力が少なくなる反面、通信品質は低下するため、ユーザの設定によって、消費電力を優先する、通信品質を優先する、常に最大出力で送信する、などの動作モードを選択できる機能を備えてもよい。また、無線通信装置を駆動する電池の残量によって、消費電力優先、通信品質優先、最大出力送信などの無線通信装置の動作モード選択設定を自動で実行する機能を備えてもよい。

本発明は、所定の通信品質を維持しつつ最低限の送信出力となるように制御することができ、消費電力の削減と通信品質の確保とを両立できるという効果を有し、無線ＬＡＮ等の無線通信に用いられる送信出力の制御機能を備えた無線通信装置及び送信出力制御方法等に有用である。

本発明の実施形態に係る無線通信装置における送信出力制御時の装置間の関係を説明する図本実施形態の無線通信装置における主要な構成要素を示すブロック図本発明の第１の実施形態に係る送信出力制御処理の手順を示すフローチャート本発明の第２の実施形態に係る送信出力制御処理の手順を示すフローチャート本実施形態の無線通信装置における送信出力と送信成功率との関係を示す図

符号の説明

１１第１の無線通信装置
１２第２の無線通信装置
１５送信信号
１６応答信号（ＡＣＫ信号）
２１無線通信装置
２２アンテナ
２４受信部
２５データ処理部
２６送信部
２７送信出力制御部

Claims

信号を受信する受信部及び送信する送信部を有する無線通信装置であって、
前記送信部より送信先へ送信する送信信号の送信回数と、前記受信部において送信先から受信する前記送信信号に対応して送られるＡＣＫ信号の受信回数とに基づき、前記ＡＣＫ信号の受信回数を前記送信回数で除算して送信成功率を算出するデータ処理部と、
前記送信成功率に応じて前記送信部の送信出力を制御する送信出力制御部とを備え、
前記送信出力制御部は、前記送信成功率が所定の適切範囲より大きい場合に前記送信出力を減少させる制御を行う無線通信装置。
請求項１に記載の無線通信装置であって、
前記送信出力制御部は、前記送信成功率が所定の適切範囲より小さい場合に前記送信出力を増大させる制御を行う無線通信装置。
請求項１に記載の無線通信装置であって、
前記送信出力制御部は、前記送信成功率が所定の閾値より小さい場合に前記送信出力を最大出力にする制御を行う無線通信装置。
無線通信を行う無線通信装置の送信出力制御方法であって、
送信先へ送信する送信信号の送信回数と、前記送信信号に対応して送信先より送られるＡＣＫ信号の受信回数とに基づき、前記ＡＣＫ信号の受信回数を前記送信回数で除算して送信成功率を算出する送信成功率算出ステップと、
前記送信成功率に応じて前記送信部の送信出力を制御する送信出力制御ステップとを有し、
前記送信出力制御ステップにおいて、前記送信成功率が所定の適切範囲より大きい場合に前記送信出力を減少させる制御を行う送信出力制御方法。