JP2009060620A - 無線ｌａｎシステムの基地局及び端末 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のCSMA方式の無線通信と共存可能な互換性のある省電力化可能な無線通信システムを提供する。
【解決手段】基地局は、周期的なビーコン信号の後に、割当情報を送信する。割当情報には、省電力機能付の無線ＬＡＮ端末に対して、割当てられたデータの送信開始時刻と送受信期間が含まれる。省電力機能付の無線ＬＡＮ端末は、割当情報より、自己に割当てられたデータの送受信期間を知ることができるから、それ以外の時間を省電力モードにすることができる。省電力機能を有さない無線ＬＡＮ端末は、割当期間の間、データの送信を行うことができない。
【選択図】図１

Description

本発明は無線ＬＡＮシステムに関し、特にＣＳＭＡ／ＣＡ方式の無線ＬＡＮシステムにて使用する基地局及び端末に関する。

近年、周波数利用免許が不要な無線ＬＡＮシステムが規格化されている。例えば、IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers)による、IEEE８０２．１１ａ（５ＧＨｚ帯）、IEEE８０２．１１ｂ（２．４ＧＨｚ帯）、IEEE８０２．１１ｇ（２．４ＧＨｚ帯）等がある。

電波産業会（ARIB：Association of Radio Industries and Businesses of Japan）による、RCR STD-33（小電力データ通信システム/ワイヤレスLANシステム標準規格）（2.4GHz帯）、ARIB STD-T66（第二世代小電力データ通信システム/ワイヤレスLANシステム標準規格）（2.4GHz帯）、ARIB STD-T71（小電力データ通信システム／広帯域移動アクセスシステム（CSMA）標準規格）（5GHz帯）等がある。

これらの無線ＬＡＮシステムでは、アクセス制御方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）方式を用いる。

図６を参照してはＩＥＥＥ８０２．１１規格によるＣＳＭＡ／ＣＡ方式の無線ＬＡＮシステムの概略を説明する。図示のように、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式の無線ＬＡＮシステムは、無線ＬＡＮアクセスポイント（AP: Access Point）である基地局６０とその電波到達範囲６０１内に存在する無線ＬＡＮ端末（STA: Station）６１、６２、６３からなる。無線ＬＡＮ端末６１、６２、６３は基地局６０を介して広域ネットワーク６０２との間でパケットデータの通信を行う。ＣＳＭＡ／ＣＡ方式の無線ＬＡＮシステムは、分散制御機能（DCF: Distributed Coordination Function）と呼ばれる自立分散的なアクセス制御を行う。即ち、基地局６０と無線ＬＡＮ端末６１、６２、６３は基本的には同一のアクセス手順を行う。

図７を参照して、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式の無線ＬＡＮシステムにおける無線通信の例を説明する。図７Ａは基地局６０の送信状態、図７Ｂ〜図７Ｄは第１、第２及び第３の無線ＬＡＮ端末６１、６２、６３の送信状態、図７Ｅは無線チャンネルにおける送信状態、図７Ｆ〜図７Ｈは第１、第２及び第３の無線ＬＡＮ端末６１、６２、６３の送受信状態を示す。図７Ａに示すように、基地局６０は、ビーコン周期７０１毎にビーコン信号７０２、７０６を送信する。ビーコン信号７０２は、無線ＬＡＮ端末のＩＤや時間同期のためのタイマー値を含む。

本例では、基地局６０がビーコン信号を送信した後、第１の無線端末６１がデータ７０７の送信を行う。基地局６０は、第１の無線端末６１からのデータ７０７を受信し、それが完了すると、確認信号７０３を第１の無線端末６１に返信する。次に、第２の無線端末６２がデータ７０８の送信を行う。基地局６０は、第２の無線端末６２からのデータ７０８を受信し、それが完了すると、確認信号７０４を第２の無線端末６２に返信する。同様に、第３の無線端末６３がデータ７０９の送信を行う。基地局６０は、第３の無線端末６３からのデータ７０９を受信し、それが完了すると、確認信号７０５を第３の無線端末６３に返信する。

図７Ｆ〜図７Ｈに示すように、無線ＬＡＮ端末は、常に、受信動作を行い、無線チャンネルを監視している。これはキャリアセンスと呼ばれる。キャリアセンスでは、各無線ＬＡＮ端末は、受信信号の電力レベルを表すＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）値を検出する。ＲＳＳＩ値が一定値より大きいときには、無線チャンネルが「使用中」であると判定し、一定値より小さいときには、無線チャンネルが「非使用」であると判定する。無線ＬＡＮ端末６１、６２、６３は、自身宛てのデータを受信した場合にはそれを復号化する。

無線ＬＡＮ端末６１、６２、６３は、無線チャンネルが使用中であると判定した場合には、データの送信を行わない。無線チャンネルが「使用」から「非使用」に変化したとき、データ送信を待っていた無線ＬＡＮ端末が一斉にデータを送信する可能性がある。ＣＳＭＡ／ＣＡ方式では、無線チャンネルが「使用」から「非使用」に変化したとき、パケットデータの衝突を回避するためのアルゴリズムが規定されている。これはバックオフアルゴリズムと呼ばれる。

図８を参照してＣＳＭＡ／ＣＡ方式のバックオフアルゴリズムの概略を説明する。図８Ａは基地局６０の送受信状態、図８Ｂ及び図８Ｃは第１及び第２の無線ＬＡＮ端末６１、６２の送受信状態を示す。本例では、最初に、無線チャンネルは「使用中」である。従って、基地局６０、第１及び第２の無線ＬＡＮ端末６１、６２は、「送信待機状態」（Busy）８０１、８０５、８１１であり、送信を行わない。無線チャンネルが「使用」から「非使用（Idle）」に変化すると、基地局及び無線ＬＡＮ端末には、データの送信を禁止するフレーム間隔ＩＦＳ（Inter Frame Space）が与えられる。フレーム間隔ＩＦＳには幾つかの種類があるが、通常、分散制御用フレーム間隔ＤＩＦＳ８０６、８１２が使用される。尚、フレーム間隔ＩＦＳの詳細については、後に、図９を参照して説明する。

分散制御用フレーム間隔ＤＩＦＳ８０６、８１２が終了すると、バックオフ（Backoff）８０７、８１３と称する送信待機時間になる。送信待機時間（Backoff）の長さは、各無線ＬＡＮ端末が乱数を発生させて、決める。従って、各無線ＬＡＮ端末は、互いに異なる長さの送信待機時間（Backoff）を設定する。

上述のように、無線ＬＡＮ端末は、常に、キャリアセンスを実行し、無線チャンネルが使用中であるか否かを判断する。従って、分散制御用フレーム間隔ＤＩＦＳ及びバックオフ期間の間、キャリアセンスを実行する。

図示の例では、第１の無線ＬＡＮ端末６１のバックオフ期間８０７は、第２の無線ＬＡＮ端末６２のバックオフ期間８１３より短い。また、第１の無線ＬＡＮ端末６１のバックオフ期間８０７が終了したとき、無線チャンネルが空いている。従って、第１の無線ＬＡＮ端末６１は、基地局６０へのデータ送信８０８に成功する。

第１の無線ＬＡＮ端末６１がデータ送信８０８を行うと、第２の無線ＬＡＮ端末６２はキャリアセンスによってそれを検知し、「送信待機状態」（Busy）８１４となる。上述のように、基地局６０は、第１の無線ＬＡＮ端末６１からのデータ受信８０２が終了すると、短期フレーム間隔ＳＩＦＳ８０３の後、第１の無線ＬＡＮ端末に確認信号の送信８０４を行う。第１の無線ＬＡＮ端末は確認信号の受信８１０を行い、他の無線ＬＡＮ端末６２は、キャリアセンスによってそれを検知し、確認信号の送信８０４の間、「送信待機状態」（Busy）８１６となる。確認信号の送信８０４が終了すると、分散制御用フレーム間隔ＤＩＦＳ８１７となる。

図９を参照してフレーム間隔ＩＦＳを説明する。ＩＥＥＥ８０２．１１には、フレーム間隔ＩＦＳとして、分散制御用フレーム間隔（DIFS: Distributed Inter Frame Space）９０２、集中制御用フレーム間隔（PIFS: Point Inter Frame Space）９０３、短期フレーム間隔（SIFS: Short Inter Frame Space）９０４の３つのフレーム間隔が定義され、これらは、図示のように、期間の長さが異なる。最初に、無線チャンネルは「使用」（Busy Medium）状態９０１であると仮定する。「使用」状態が「非使用」状態に変化すると、３つのフレーム間隔のいずれかになる。こうして３つの互いに異なる長さのフレーム間隔ＩＦＳを使用することにより、送信に優先度が付与される。

通常のデータ送信には、分散制御用フレーム間隔ＤＩＦＳ９０２が使用される。分散制御用フレーム間隔ＤＩＦＳ９０２が経過すると、バックオフ期間（Backoff）となる。バックオフ期間の長さは、図９に示したように、ゼロからコンテンション・ウィンドウ９０５の長さまでの範囲である。

一方、次の送信者が予め決まっており、その送信者に優先的にデータ送信を許可する必要がある場合には、短期フレーム間隔ＳＦＩＳが与えられる。例えば、第１の無線ＬＡＮ端末６１から基地局６０へのデータ送信が終了すると、基地局６０は第１の無線ＬＡＮ端末６１へ確認信号（Acknowledge）を返信する。この場合、基地局６０には、短期フレーム間隔ＳＦＩＳ９０４が与えられ、確認信号の返信を確実に実行することができる。集中制御用フレーム間隔ＰＦＩＳは、オプションとして規定された集中制御機能（PCF: Point Coordination Function）を使用する場合に用いる。集中制御機能では、周期的に非衝突通信期間（CFP: Contention Free Period）を設け、この期間内では基地局からのポーリング制御により優先的に送受信を行う。

ＣＳＭＡ／ＣＡ方式の無線ＬＡＮシステムでは、無線ＬＡＮ端末は、常にキャリアセンスを行い、データの受信動作を行い、電力を消費する。従って、電力消費量が多いという欠点がある。

図１０を参照して、パワーセーブモード（ＰＳＭ）について説明する。ＩＥＥＥ８０２．１１では、パワーセーブモード（ＰＳＭ）という省電力法が規定されている。図１０の例では、無線ＬＡＮ端末は、パワーセーブ機能を備えているものとする。基地局６０は、無線ＬＡＮ内にパワーセーブ機能を備えた無線ＬＡＮ端末が存在する場合、外部の有線ネットワークからのデータを直ぐに無線チャンネルに送信しないで一旦保存する。

基地局６０は、ビーコン周期１００１毎にビーコン信号１００２を送信する。このビーコン信号１００２に、ＴＩＭ（Ｔｒａｆｆｉｃ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ Ｍａｐ）情報を含めて送信する。ＴＩＭ情報は、無線ＬＡＮ端末宛てのデータが存在するか否かを示す情報である。無線ＬＡＮ端末は、ＴＩＭ情報より、自分宛のデータが無いと判定した場合、次のビーコン信号を受信するまで省電力モード（Ｄｏｚｅ ｍｏｄｅ）になる。省電力モードでは、必要最小限の電力のみを消費し、省電力化が可能となる。

無線ＬＡＮ端末は、ＴＩＭ情報より、自分宛のデータがある判定した場合、データ送信要求信号１００６、１００９、１０１２を送信する。基地局６０は、データ送信要求信号１００６、１００９、１０１２に基づいて、データ１００３、１００４、１００５を送信する。無線ＬＡＮ端末は、データの受信が完了すると、基地局６０に確認信号１００７、１０１０を返信する。それにより、次のビーコン信号を受信するまで電力停止可能期間１００８、１０１１になり、省電力化を実現する。
ＷＯ０３／４７１７４号公報 特開２００３−１５８７６３号公報 ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１

図１０を参照して説明した省電力化方法では、無線ＬＡＮ端末の数が増加すると、省電力化の効果が減少する。例えば、第１の無線ＬＡＮ端末６１は最初にデータ送信要求信号１００６の送信に成功したため、次のビーコン信号の受信まで、電力停止可能期間１００８となり、省電力化を実現できる。しかしながら、第２の無線ＬＡＮ端末６２は２番目にデータ送信要求信号１００９の送信に成功したため、電力停止可能期間１０１１は短い。更に、第３の無線ＬＡＮ端末６３はビーコン周期１００１の終わり近くにデータ送信要求信号１０１２の送信に成功したため、省電力モードになることができない。

更に従来の省電力方法では、データ受信動作時に省電力化を行うが、データ送信動作が必要な場合には省電効果が期待できないという問題がある。

図１１を参照して説明する。基地局６０は、ビーコン周期１１０１毎にビーコン信号１１０２を送信する。無線ＬＡＮ端末６１、６２は、自分宛のデータが存在する判定した場合、データ送信要求信号１１０６、１１１０を送信する。基地局６０は、データ送信要求信号１１０６、１１１０に基づいて、データ１１０３、１１０４を送信する。無線ＬＡＮ端末６１、６２は、データ１１０３、１１０４の受信が完了すると、基地局６０に確認信号１１０７、１１１１を返信する。

本例では、第１の無線ＬＡＮ端末６１は、最初にデータ送信要求信号１１０６の送信に成功するが、同一のビーコン周期１１０１内にて、更に、データ１１０９の送信を行う必要がある。従って、データ１１０９の送信までの間、送信待ち期間１１０８となり、受信動作を継続しなければならない。第１の無線ＬＡＮ端末６１は、２回目のデータ１１０９の送信を行い、基地局６０は、データ１１０９の受信が完了すると、確認信号１１０５を送信する。尚、データ１１０９の送信中は、第３の無線ＬＡＮ端末６３はデータ送信要求信号１１１３を送信することができない。

一方、第２の無線ＬＡＮ端末６２は、基地局６０に確認信号１１１１を返信すると電力停止可能期間１１１２となる。

このように無線ＬＡＮ端末が続けてデータ送信を行う場合には、電力停止可能期間ではなく送信待ち期間１１０８となるため、省電力の効果は低下する。
本発明の目的は、省電力化可能なＣＳＭＡ方式の無線通信システムを提供することにある。

本発明によると、基地局は、ビーコン周期毎に省電力機能付の無線ＬＡＮ端末に対するデータの送受信の割当に関する割当情報を送信する。割当情報は、各無線ＬＡＮ端末に対して割当てられたデータの送受信期間及び送受信の開始時点と、全ての無線ＬＡＮ端末に共通の全体の割当期間を含む。

本発明では、ＴＤＭＡ方式の無線通信システムの方式を、既存のＣＳＭＡ方式の無線通信システムに影響を与えることなく組み込む。従って、ＴＤＭＡ方式のように各無線ＬＡＮ端末に送受信タイミングを基地局からの信号で指定することにより、各無線ＬＡＮ端末は省電力動作が可能となる。

本発明によると、既存のＣＳＭＡ方式の無線ＬＡＮ通信システムに、省電力機能付の無線ＬＡＮ端末を参加させることができる。既存の無線ＬＮＡ通信システムに影響を与えることなく、また、省電力機能を有さない通常の無線ＬＡＮ端末には、変更を加える必要がなく、そのまま利用できる。

以下に、図面を参照して本発明の例を説明する。

図１を参照して本発明による無線ＬＡＮシステムの例を説明する。尚、本例の無線ＬＡＮシステムは、図６に示した無線ＬＡＮシステムと同様である。但し、第１及び第２の無線ＬＡＮ端末６１、６２は、本例による省電力機能を有するが、第３の無線ＬＡＮ端末６３は本例による省電力機能を有さない通常の無線ＬＡＮ端末である。基地局６０は通常のＣＳＭＡ方式の無線基地局である。

図１Ａは基地局６０の送信状態、図１Ｂ〜図１Ｄは第１、第２及び第３の無線ＬＡＮ端末６１、６２、６３の送信状態、図１Ｅは無線チャンネルにおける送信状態、図１Ｆ〜図１Ｈは第１、第２及び第３の無線ＬＡＮ端末６１、６２、６３の送受信状態を示す。図１Ａに示すように、本例では、基地局６０は、ビーコン周期１０１毎に、ビーコン信号１０３、１０８を送信する。ビーコン信号１０３の送信後に、全ての省電力機能付きの無線ＬＡＮ端末６１、６２に対して割当情報１０４を送信する。割当情報１０４は、各省電力機能付きの無線ＬＡＮ端末に対する割当と全ての省電力機能付きの無線ＬＡＮ端末に共通の全体の割当期間１０２を含む。

省電力機能付きの無線ＬＡＮ端末６１、６２に対する割当は、その無線ＬＡＮ端末に割当てられたデータの送受信期間及び送受信の開始時点を含む。全体の割当期間１０２は、各ビーコン周期１０１における全ての省電力機能付きの無線ＬＡＮ端末に与えられたデータの送受信期間である。全体の割当期間１０２では、省電力機能を有さない通常の無線ＬＡＮ端末６３はデータの送信を行うことができない。こうして、割当情報を一斉に報知することにより、省電力機能付きの無線ＬＡＮ端末６１、６２は、他の無線ＬＡＮ端末に割り込まれることなく、データの送受信を行うことができる。尚、基地局６０は、ビーコン信号１０３を送信し、ＳＩＦＳ期間が経過した後に、割当情報１０４を送信する。更に、割当情報１０４をビーコン信号１０３とは別個に送信しないで、ビーコン信号に含めてもよい。

省電力機能付きの無線ＬＡＮ端末６１、６２は、割当情報に従って、データの送受信を行う。本例では、図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、最初に第１の無線ＬＡＮ端末６１にデータ１０９の送受信期間が割当てられ、次に、第２の無線ＬＡＮ端末６２にデータ１１２の送受信期間が割当てられている。従って、先ず、第１の無線ＬＡＮ端末６１がデータ１０９の送信を行う。基地局６０は、第１の無線ＬＡＮ端末６１からのデータ１０９の受信が完了すると、確認信号１０５を返信する。第１の無線ＬＡＮ端末６１は、基地局６０からの確認信号１０５を受信した後、電力停止可能期間１１０となる。第１の無線ＬＡＮ端末６１へ再度のデータ送受信が割当てられていない場合には、電力停止可能期間１１０は、ビーコン周期１０１が終了するまで継続される。電力停止可能期間１１０では、データの送受信を行わない。従って、不要な回路への電力及びクロックの供給を停止することにより省電力化を行うことが可能となる。

第２の無線ＬＡＮ端末６２は、自己に割当てられたデータ１１２の送受信期間まで、電力停止可能期間１１１となり、不要な回路への電力及びクロックの供給を停止することができる。データ１１２の送受信期間に近づくと、電力及びクロックの供給を再開する。データ１１２の送信が終了すると、基地局６０から確認信号１０６を受信した後、電力停止可能期間１１３となる。第２の無線ＬＡＮ端末６２へ再度のデータ送信が割当てられていない場合には、電力停止可能期間１１３は、ビーコン周期１０１が終了するまで継続される。

省電力機能を有さない通常の第３の無線ＬＡＮ端末６３は、全体の割当期間１０２にて、キャリアセンスを実行するが、省電力機能付の無線ＬＡＮ端末６１、６２がデータ１０９、１１２の送信を終了しても、ＤＩＦＳ期間より短いＳＩＦＳ期間が設けられるから、データの送信を行うことはできない。従って、第３の無線ＬＡＮ端末６３は、全体の割当期間１０２が終了した後に、ＤＩＦＳ期間とバックオフ期間の経過後に、無線チャンネルが空いていることを条件に、データ１１４の送信を行う。基地局６０は、データ１１４の受信が完了すると確認信号１０７を送信する。

割当情報１０４は、ＣＳＭＡ方式のプリアンブルに含めて送信してよい。この場合、プリアンブルのデータ種別の欄には割当情報であることを示す値が記述される。第３の無線ＬＡＮ端末６３は、割当情報の受信処理を行うが、プリアンブルのデータ種別の欄には不明な情報が記載されているため、そのパケットを廃棄する。

ここでは、無線ＬＡＮ端末による省電力モードを説明したが、基地局６０も同様に省電力モードを実行するために省電力機能を有してよい。省電力機能付き基地局６０は、自身に対して割当てられた１ビーコン周期内のデータの送受信期間と送受信の開始時点とに基づいて、データの送受信を行わない期間を求め、データの送受信を行わない期間には回路への電力供給を停止又は削減する。

図２は、本発明による省電力機能付き無線ＬＡＮ端末の構成例を示すブロック図である。無線ＬＡＮ端末は、アンテナ２０１、ＲＦ（Radio Frequency）手段２０２、キャリアセンス手段２０３、復調手段２０４、変調手段２０５、無線制御処理手段２０６、フレーム処理手段２０７、データ制御処理手段２０８、外部接続処理手段２０９、及び、省電力化処理手段２１０を有する。

先ず、省電力機能付き無線ＬＡＮ端末による受信処理を説明する。アンテナ２０１によって受信されたアナログ信号は、ＲＦ手段２０２に送られる。ＲＦ手段２０２は、アナログ信号より受信信号の電力レベルを表すＲＳＳＩ値を取り出し、それをキャリアセンス手段２０３に送る。キャリアセンス手段２０３は、ＲＳＳＩ値を閾値と比較し、ＲＳＳＩ値が閾値より大きい場合には、無線チャネルが使用されていると判断し、ＲＳＳＩ値が閾値より小さい場合には、無線チャネルが使用されていないと判断する。キャリアセンス手段２０３は、無線チャネルが使用されているか否かの情報を無線制御処理手段２０６へ通知する。キャリアセンス手段２０３は、ＲＳＳＩ値が閾値より大きくなったとき、即ち、他の無線ＬＡＮ端末又は基地局が、無線チャネルの使用を開始したと判断したとき、復調手段２０４に無線信号の復調と受信動作の開始を指示する。

ＲＦ手段２０２は、アナログ信号をデジタル信号にＡ／Ｄ変換し、それを復調手段２０４に送る。復調手段２０４は、ＲＦ手段２０２から送られたパケットの先頭のプリアンブルより、無線チャネル上の無線信号が自己宛のＣＳＭＡ方式のデータ信号であるか否かを判定する。自己宛のＣＳＭＡ方式のデータ信号であると判定した場合には、復調手段２０４はデジタル信号の受信を続ける。復調手段２０４は、復調したデジタルデータをフレーム処理手段２０７へ送る。フレーム処理手段２０７は、暗号化されたデジタルデータの復号化等の処理を行った後、デジタルデータをデータ制御処理手段２０８に送る。データ制御処理手段２０８は、外部接続処理手段２０９を介してノート型パーソナルコンピュータ等の外部機器にデータを送る。

次に、省電力機能付き無線ＬＡＮ端末による送信処理を説明する。ノート型パーソナルコンピュータ等の外部機器からのデータは、外部接続処理手段２０９を介してこの無線ＬＡＮ通信端末に送られる。即ち、外部機器からのデータは、外部接続処理手段２０９を介してデータ制御処理手段２０８に送られ、更に、暗号化などの処理を行うフレーム処理手段２０７に送られる。

無線制御処理手段２０６はキャリアセンス手段２０３より無線チャネルの使用状況の情報を入手し、データ送信が可能であるか否かを判定する。例えば、無線制御処理手段２０６は、ＤＩＦＳ期間及びそれに続くバックオフ期間の間、無線チャネルが空いていることを確認した場合、フレーム処理手段２０７に対して、送信データを変調手段２０５へ送るように指示をする。

変調手段２０５は、フレーム処理手段２０７から送信デジタルデータを受け取ると、それにプリアンブルを付加し、変調し、更に、Ｄ／Ａ変換して、ＲＦ手段２０２に送る。

省電力化処理手段２１０による省電力化処理を説明する。ここでは、第２の無線ＬＡＮ端末６２の場合について説明する。アンテナ２０１によって受信された割当信号は、ＲＦ手段２０２に送られ、そこでＡ／Ｄ変換され、更に、復調手段２０４によって復調される。復調手段２０４によって復調された割当信号は、フレーム処理手段２０７及び無線制御処理手段２０６を介して省電力化処理手段２１０に送られる。省電力化処理手段２１０は、割当信号を解析する。省電力化処理手段２１０は、割当信号より、現在のビーコン周期内における自己に割当てられたデータの送受信期間と送受信の開始時点を取得する。図１Ｃに示すように、第２の無線ＬＡＮ端末６２に割当てられた送受信期間は、第１の無線ＬＡＮ端末６１に割当てられた送受信期間より後である。従って、第２の無線ＬＡＮ端末６２は、先ず、電力停止可能期間１１１となる。

電力停止可能期間１１１においては一切のデータの送受信を行わない。省電力制御手段２１０は、無線制御処理手段２０６に対して、アンテナ２０１、キャリアセンス手段２０３、復調手段２０４、変調手段２０５への電力供給またはクロック供給の停止を指示する。省電力制御手段２１０は、電力停止可能期間１１１の終了前に各回路の再起動に必要な適当な時間の余裕を考慮し、無線制御処理手段２０６に対して、アンテナ２０１、キャリアセンス手段２０３、復調手段２０４、変調手段２０５への電力供給またはクロック供給の再開を指示する。それにより、第２の無線ＬＡＮ端末６２は、通常のＣＳＭＡ方式の動作を行う。

電力停止可能期間１１１が終了し、ＳＩＦＳ期間が経過すると、無線チャンネルが空いていることを条件に、無線制御処理手段２０６は、フレーム処理手段２０７に対して、データ１１２の送信の実行を指示する。この時点では、データの受信は行わないので、復調手段２０４を起動させる必要はない。しかしながら、データ１１２の送信が終了し、基地局６０から確認信号１０６を受信するときには、復調手段２０４は起動している必要がある。従って、データ１１２の送信が終了した後のＳＩＦＳ期間にて、復調手段２０４を起動させる必要がある。

省電力制御手段２１０は、割当てられたデータ送受信期間が終了したとき、通常のＣＳＭＡ方式の動作を行っても良いが、その必要がないと判断した場合、再び電力停止可能期間になる。省電力制御手段２１０は、無線制御処理手段２０６に対して、アンテナ２０１、キャリアセンス手段２０３、復調手段２０４、及び、変調手段２０５への電力供給またはクロック供給の停止を指示する。

省電力制御手段２１０は、次のビーコン信号を受信するために、ビーコン周期が終了する前に、各回路の再起動に必要な適当な時間の余裕を考慮し、無線制御処理手段２０６に対して、アンテナ２０１、キャリアセンス手段２０３、復調手段２０４、及び、変調手段２０５への電力供給またはクロック供給の再開を指示する。この時点では、データの送信は行わないので、変調手段２０５を起動させる必要はない。

以上のように、本例では、割当情報により自己に割当てられたデータの送受信期間が予め判るので、それ以外の時間は、無線チャネルを監視する必要がない。従って、このような期間において、電力供給またはクロック供給を停止することにより省電力化を実現することができる。

図３を参照して、省電力機能付き無線ＬＡＮ端末の動作を説明する。ここでは、第２の無線ＬＡＮ端末６２の場合について説明する。ステップＳ３０１にて、第２の無線ＬＡＮ端末６２は、周期毎にビーコン信号受信処理を行う。即ち、基地局６０から送信されるビーコン信号を受信する。ステップＳ３０２にて、第２の無線ＬＡＮ端末６２は、基地局６０からビーコン信号に続いて送信される割当情報を受信して解析する割当情報受信処理を行う。

ステップＳ３０３にて、第２の無線ＬＡＮ端末６２は、割当情報を解析し、割当情報に全体の割当期間が含まれるか否かを判定する。全体の割当期間がない場合には、ステップＳ３１０に進み、全体の割当期間がある場合には、ステップＳ３０４に進む。全体の割当期間がない場合とは、全ての省電力機能付き無線ＬＡＮ端末に対して割当がないことになる。ステップＳ３０４にて、第２の無線ＬＡＮ端末６２は、自己に割当てられたデータ送受信期間とデータ送受信の開始時点があるか否かを判定する。自己に割当てられたデータ送受信期間及びデータ送受信の開始時点がある場合には、ステップＳ３０５に進み、ない場合には、ステップＳ３０８に進む。

ステップＳ３０５にて、自己に割当てられたデータ送受信の開始時点になったか否かを判定する。自己に割当てられたデータ送受信の開始時点になった場合には、ステップＳ３０６に進み、自己に割当てられたデータ送受信の開始時点になっていない場合には、ステップＳ３０７に進む。

ステップＳ３０６にて、データ送受信処理を行う。即ち、基地局６０にデータを送信し、データの送信が完了すると、基地局６０から確認信号を受信する。ステップＳ３０７及びＳ３０８にて、電力停止処理を行う。

ステップＳ３０９にて、全体の割当期間が終了したか否かを判定する。全体の割当期間が終了していない場合には、ステップＳ３０５に戻る。全体の割当期間が終了した場合にはステップＳ３１０に進む。

ステップＳ３１０にて、通常の動作に戻るか否かを判定する。即ち、省電力モードを継続するか否かを判定する。通常の動作に戻る場合には、ステップＳ３１１に進み、データの送受信処理を行う。通常の動作に戻らない場合には、ステップＳ３１２に進み、電力停止継続処理を行う。最後にステップＳ３１３にて、通信が終了したか否かを判定する。通信が終了していなければ、ステップＳ３０１に戻り、通信が終了した場合には、本処理を終了する。

本例では、各ビーコン周期にて、通信の割当の有無を含む割当情報を送信するから、自己に割当てが無い省電力機能付無線ＬＡＮ端末は、省電力化処理を行うことができる。また、割当情報を受信しなかった場合には、自己に割当が無いものとしてそのビーコン周期内において省電力化処理を続けることもできる。

図４を参照して、本発明による無線ＬＡＮシステムの第２の例を説明する。図４Ａは基地局６０の送信状態、図４Ｂ〜図４Ｄは第１、第２及び第３の無線ＬＡＮ端末６１、６２、６３の送信状態、図４Ｅは無線ＬＡＮ端末によるデータ送信が正常に行われたと仮定した場合の無線チャンネルにおける送信状態、図４Ｆは無線ＬＡＮ端末によるデータ送信が正常に行われたと仮定した場合の全体の割当期間４０２における無線チャンネルにおける送受信状態、図４Ｇは無線ＬＡＮ端末によるデータ送信が正常に行われなかった場合の無線チャンネルにおける送信状態を示す。

図４Ａに示すように、基地局６０は、ビーコン周期４０１毎にビーコン信号４０３を送信し、ＳＩＦＳ期間の後に、割当情報４０４を送信する。図４Ｂに示すように、本例では、図１の場合と同様に、最初に省電力機能付の第１の無線ＬＡＮ端末６１にデータ４０８の送受信期間が割当てられ、次に、省電力機能付の第２の無線ＬＡＮ端末６２にデータ４０９の送受信期間が割当てられている。図４Ｂの破線にて示すように、第１の無線ＬＡＮ端末６１は、自己に割当てられたデータ送受信期間にて、何らかの理由により、データ４０８の送信を行うことができなかったものとする。破線は、本来ならデータ送信を行うはずであるが、実際には実行されなかったことを示す。

基地局６０は、割当情報４０４の送信の後、ＳＩＦＳ期間が経過すると、第１の無線ＬＡＮ端末６１によるデータ４０８の送信を検出するはずである。しかしながら、本例では、基地局６０は、ＳＩＦＳ期間が経過しても、データ４０８の送信を検出しない。そこで、基地局６０はＰＩＦＳ期間が経過したとき、未だ、第１の無線ＬＡＮ端末６１がデータ送信を行っていないことを条件に、ダミー信号４０５を送信する。ダミー信号４０５の送信は、第１の無線ＬＡＮ端末６１に割当てられたデータ４０８の送受信期間が終了するまで行われる。基地局６０は、ダミー信号４０５の送信が終了すると、ＳＩＦＳ期間の経過後、確認信号の代わりに再びダミー信号４０６を送信する。

もし、ダミー信号４０５を送信しないと、割当情報４０４の送信後に、ＳＩＦＳ期間が経過し、更に、ＤＩＦＳ期間及びその後のバックオフ期間が経過すると、通常の第３の無線ＬＡＮ端末６３がデータの送信を開始することができる。それにより、割当期間における各無線ＬＡＮ端末のデータ送信のスケジュールが壊れる。

もし、確認信号の代わりにダミー信号４０６を送信しないと、ダミー信号４０５の送信後に、ＳＩＦＳ期間が経過し、更に、ＤＩＦＳ期間及びその後のバックオフ期間が経過すると、通常の第３の無線ＬＡＮ端末６３がデータの送信を開始することができる。それにより、割当期間における各無線ＬＡＮ端末のデータ送信のスケジュールが壊れる。

本例では、ダミー信号４０５を送信するための待ち時間として、ＰＩＦＳ期間を使用する。しかしながら、ＳＩＦＳ期間より長く且つＤＩＦＳ期間より短い期間であれば何でも良い。この期間をＳＩＦＳ期間より長くするのは、ダミー信号４０５の送信よりも、第１の無線ＬＡＮ端末６１によるデータ４０８の送信を優先させるためである。この期間をＤＩＦＳ期間より短くするのは、ダミー信号４０５の送信を他の無線ＬＡＮ端末によるデータ送信より優先させるためである。

ダミー信号４０５の送信が終了すると、第２の無線ＬＡＮ端末６２は、自己に割当てられたデータ送受信期間にて、データ４０９を送信する。基地局６０は、第２の無線ＬＡＮ端末６２からのデータ４０９の受信が完了すると、第２の無線ＬＡＮ端末６２へ確認信号４０７を返信する。割当期間４０２が終了すると、第３の無線ＬＡＮ端末６３がデータ１０の送信を行う。

図５を参照して、本発明による無線ＬＡＮシステムの第３の例を説明する。図５Ａは基地局６０の送信状態、図５Ｂ及び図５Ｃは第１及び第２の無線ＬＡＮ端末６１、６２の送信状態、図５Ｄは無線ＬＡＮ端末によるデータ送信が正常に行われたと仮定した場合の無線チャンネルにおける送信状態、図５Ｅは無線ＬＡＮ端末によるデータ送信が正常に行われたと仮定した場合の全体の割当期間５０２における無線チャンネルにおける送受信状態、図５Ｆは無線ＬＡＮ端末によるデータ送信が正常に行われなかった場合の無線チャンネルにおける送信状態を示す。

本例では、図１の場合と同様に、最初に省電力機能付の第１の無線ＬＡＮ端末６１にデータの送受信期間が割当てられ、次に、省電力機能付の第２の無線ＬＡＮ端末６２にデータ５０７の送受信期間が割当てられている。

基地局６０は、ビーコン周期５０１毎にビーコン信号５０３を送信し、ＳＩＦＳ期間の後に、割当情報５０４を送信する。次に、第１の無線ＬＡＮ端末６１がデータ５０７の送信を行う。基地局６０は、第１の無線ＬＡＮ端末６１からのデータ５０７の受信が完了すると、確認信号５０５を返信する。第１の無線ＬＡＮ端末６１は、基地局６０からの確認信号５０５を受信した後、電力停止可能期間（図示なし）となることができる。本例では、第１の無線ＬＡＮ端末６１がデータ５０７の送信を終了した後、第２の無線ＬＡＮ端末６２がデータ５０８の送信を行うまで十分時間がある。この間に、第３の無線ＬＡＮ端末６３がデータ送信を行う可能性がある。従って、基地局６０は、第１の無線ＬＡＮ端末６１へ確認信号５０５を返信した後、ＳＩＦＳ期間が経過すると、ダミー信号５０６を送信する。それにより、第３の無線ＬＡＮ端末６３がデータ送信を行うことを阻止し、全体の割当期間５０２において、省電力機能付の無線ＬＡＮ端末のデータ送信を確保することができる。

以上、本発明の例を説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者により容易に理解されるであろう。

本発明の無線ＬＡＮ通信システムの第１の例におけるフレームの構成例を示す図である。 本発明による無線ＬＡＮ端末の構成例を示すブロック図である。 本発明による無線ＬＡＮ端末の動作を示すフローチャート図である。 本発明の無線ＬＡＮ通信システムの第２の例におけるフレームの構成例を示す図である。 本発明の無線ＬＡＮ通信システムの第３の例におけるフレームの構成例を示す図である。 無線ＬＡＮ通信システムの構成例を示すブロック図である。 従来のＣＳＭＡ／ＣＡ方式の無線ＬＡＮ通信システムの概略を説明するための説明図である。 従来のＣＳＭＡ／ＣＡ方式の無線ＬＡＮ通信システムにおけるバックオフアルゴリズムの概略を説明するための説明図である。 分散制御用フレーム間隔（DIFS）、集中制御用フレーム間隔（PIFS）、及び、短期フレーム間隔（SIFS）の３つのフレーム間隔を説明するための説明図である。 従来のＣＳＭＡ／ＣＡ方式の無線ＬＡＮ通信システムにおけるパワーセーブモード（ＰＳＭ）を説明するための説明図である。 従来のＣＳＭＡ／ＣＡ方式の無線ＬＡＮ通信システムにおけるパワーセーブモード（ＰＳＭ）の他の例を説明するための説明図である。

符号の説明

２０１…アンテナ、２０２…ＲＦ手段、２０３…キャリアセンス手段、２０４…復調手段、２０５…変調手段、２０６…無線制御処理手段、２０７…フレーム処理手段、２０８…データ制御処理手段、２０９…外部接続処理手段、２１０…省電力化処理手段

Claims (14)

1. ＣＳＭＡ／ＣＡ方式の無線ＬＡＮシステムの基地局であって、ビーコン周期毎に省電力機能付の無線ＬＡＮ端末に対するデータの送受信の割当に関する割当情報を送信することを特徴とする基地局。
2. 上記割当情報は、各省電力機能付の無線ＬＡＮ端末に対して割当てた上記データの送受信期間と送受信の開始時点を含むことを特徴とする請求項１に記載の基地局。
3. 上記割当情報は、全ての省電力機能付の無線ＬＡＮ端末に対して共通に割当てたデータの送受信の全体の割当期間を含むことを特徴とする請求項１に記載の基地局。
4. 上記割当情報は、ビーコン信号を送信した後、一定の期間が経過した後に送信することを特徴とする請求項１に記載の基地局。
5. 上記割当情報は、ビーコン信号に含まれることを特徴とする請求項１に記載の基地局。
6. 上記割当情報により割当てたデータ送受信期間に省電力機能付の無線ＬＡＮ端末がデータの送信を行わなかった場合に、ダミー信号を送信することを特徴とする請求項１に記載の基地局。
7. 上記割当情報により割当てたデータ送受信期間が終了する前に省電力機能付の無線ＬＡＮ端末によるデータの送信が終了したとき、ダミー信号を送信することを特徴とする請求項１に記載の基地局。
8. 上記ダミー信号を送信したとき、確認信号の送信の代わりに更に別のダミー信号を送信することを特徴とする請求項６又は７に記載の基地局。
9. 上記割当情報によりデータの送信が終了した後に次のデータの送信までに十分時間がある場合には、ダミー信号を送信することを特徴とする請求項１に記載の基地局。
10. 上記基地局自身に対して割当てられた１ビーコン周期内のデータの送受信期間と送受信の開始時点とに基づいて、上記基地局がデータの送受信を行わない期間を求め、該データの送受信を行わない期間には回路への電力供給を停止又は削減する手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の基地局。
11. 基地局から送信された割当情報を受信し、該割当情報に含まれる自己に割当てられたデータの送受信期間と送受信の開始時点に基づいて、データの送受信を行うことを特徴とする無線ＬＡＮ端末。
12. 上記割当情報に基づいてデータの送受信を行わない期間を求め、該データの送受信を行わない期間には回路への電力供給を停止又は削減する手段を備えることを特徴とする請求項１１に記載の無線ＬＡＮ端末。
13. 基地局からダミー信号を受信したとき、データの送信を行わないことを特徴とする請求項１１に記載の無線ＬＡＮ端末。
14. 請求項１から請求項１０に記載のいずれかの基地局と、請求項１１から請求項１３に記載の少なくとも１つ無線ＬＡＮ端末から構成されることを特徴とする無線通信システム。

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