JP2009206762A - 通信端末装置及び受信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アクティブモードとパワーセーブモードの切り替えを最適化して、最適な受信と省電力化を図ることができる通信端末装置及び受信方法を提供すること。
【解決手段】通信端末装置１００のトラフィック監視部１０４は、受信データのパケット間隔及び受信データ数をモニタし、タイマ決定部１０５は、保持された受信データのパケット間隔に基づいて、アクティブモードのＡｗａｋｅ状態からパワーセーブモードに移行しＤｏｚｅ状態に遷移するタイマ制御部１０６のタイマのタイマ値を設定する。例えば、タイマ決定部１０５は、一定時間トラフィックが無い場合に、Ｄｏｚｅ状態に遷移するタイマ時間を設定する。受信モード決定部１０９は、各モードにおける受信間隔及び受信データ数と、アクティブモードにおけるタイマの計時に基づいて、ＷＬＡＮＣＨＩＰ（デバイス）のＡｗａｋｅ状態がより短くなる受信モードを選択する。
【選択図】図１

Description

本発明は、パワーセーブモードで動作する通信端末装置及び受信方法に関し、詳細には、電力消費を抑えるパワーセーブ機能が適用される無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ：Wireless Local Area Network）システムにおける通信端末装置及びその受信方法に関する。

近年、敷設の容易性、導入コストの経済性等を考慮して、オフィスや家庭等で、無線ＬＡＮを構築するケースが増えてきている。無線ＬＡＮの代表的な技術には、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２委員会により規格化された方式がある。ＩＥＥＥ８０２委員会で規格化された方式とは、例えばＩＥＥＥ８０２．１１標準方式，ＩＥＥＥ８０２．１１ａ標準方式，ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ標準方式，ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ標準方式などが挙げられる。また、ＩＥＥＥ８０２．１５．１で規定される無線通信プロトコルには、Bluetooth（登録商標）がある。

無線ＬＡＮ対応の通信端末に関する通信規格では、アクセスポイントからの自機宛てのパケットの受信を定期的に停止することによって、間欠的に仮眠状態となり電力を節約するパワーセーブモード（ＰＳモード）が規定されている（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１規格参照）。無線ＬＡＮ対応の通信端末装置では、無線ＬＡＮ部の消費電力が大きいため、常にオンさせておくと、携帯機器のバッテリが短期間に消耗してしまう。そこで、アクセスポイントからの自機宛てのパケットの受信を定期的に行うようにし、パケットの受信停止期間において、電力消費の多い無線通信部の少なくとも一部（Ａ／Ｄ変換器が含まれる場合がある）の電源をオフし、電力消費を抑える。

ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮには、端末のバッテリ消費量を抑制するためのパワーマネジメント機能があり、標準規格においては、パワーマネジメントモードの変更を行うための方法と、パワーセーブ中の端末局がＡＰ（Access Point）とデータを送受信するための方法が規定されている。

パワーマネジメントに関する端末（ステーション）の動作モードとしては、アクティブモードとパワーセーブモードがある。アクティブモードにおいては、端末局は常時送受信が可能なＡｗａｋｅ状態であり、パワーセーブモードにおいてはＡｗａｋｅ状態と送受信不能な最小限の電力で動作するＤｏｚｅ状態を間欠に遷移し、パワーセーブモードで動作している端末がフレームの送受信を行えるのは、Ａｗａｋｅ状態のときのみである。

パワーセーブモードで動作する端末は、ベース装置から送信されるビーコンのタイミングに合わせて、Ｄｏｚｅ状態からＡｗａｋｅ状態に移行して受信動作を行う。また、端末は、パワーセーブモードとアクティブモードの間の動作モード遷移時には、ＡＰに動作モードの変更を通知する。

パワーマネジメントの動作モードを変更する場合は、端末局が送信するフレームのフレーム制御フィールド内にあるパワーマネジメントビットを使用し、ＡＰに通知する。

ＡＰにパワーセーブモードでの動作を通知すると、ＡＰはパワーセーブで動作する端末局宛のデータを一時的にバッファリングし、Ｂｅａｃｏｎ内のトラフィック表示マップ（ＴＩＭ：Traffic Indication Map）により、パケットがバッファされていることを通知する。アクティブモードで動作する端末局宛のデータはバッファされない。

端末局のパワーセーブモード時における受信動作は、ＡＰからのＢｅａｃｏｎタイミングに合わせてＤｏｚｅ状態からＡｗａｋｅ状態に移行して受信動作を行う。ＡＰから端末局宛のデータが蓄積されるか否かをＴＩＭ情報要素により通知を受け、自局宛のデータがある場合には、ＰＳ−Ｐｏｌｌという制御フレームを送信することで、ＡＰからデータを引き出す。ＡＰに蓄積されたデータの有無はフレーム制御フィールドで確認ができ、なくなり次第すぐにＤｏｚｅ状態に遷移が可能となる。

しかし、上記のような受信動作を実施するレガシーパワーセーブにおいては、受信データに対して同数の制御フレームの送信が必要となるため、その送信電流や制御フレーム送信用の帯域を考慮すると、データ受信量によってはアクティブモードでの受信の方が効率よく受信できる状況がある。

アクティブモードにおいては、上記のように効率よく送受信することが可能であるが、消費電力が抑制されない。そのため、移動局がアクティブモードにおいて待機状態を維持する場合は、消費電力が抑制されないため、パワーセーブモードに切り替え電力消費を節約する必要がある。アクティブモードに遷移した場合は、消費電力的にパワーセーブモードに戻す必要があり、そのタイミングを設定する必要がある。アクティブモードではデータの有り無しが通知されないため、いつアクティブモードに移行すべきか分からない。

アクティブモードとパワーセーブモードを自動的に切り替える方法としては、タイマを用いてデータの送受信がない待機状態が長く続く場合に、アクティブモードからパワーセーブモードに切り替える方法が従来から使われている。

図８は、各受信モードにおけるデータ送受信過程の例を説明する図であり、図８（ａ）はパワーセーブモードでの受信シーケンスを、図８（ｂ）はアクティブモードでの受信シーケンスをそれぞれ示す。

図８（ａ）は、パワーセーブモードでの送受信を行う場合である。パワーセーブモードは、アクティブモードでのタイマ動作によりパワーセーブモードに移行する。端末局は、Ｂｅａｃｏｎ受信タイミングでＤｏｚｅ状態からＡｗａｋｅ状態となりＢｅａｃｏｎを受信する。バッファデータが存在する場合には、ＭｏｒｅＤａｔａフラグが０になるまで、ＰＳ−Ｐｏｌｌを送信しデータを受信する。ＭｏｒｅＤａｔａフラグが０になると、Ｄｏｚｅ状態に遷移し電力消費を抑える。

図８（ｂ）は、送受信時をアクティブモードで行う場合である。Ｂｅａｃｏｎ受信タイミングでＤｏｚｅ状態からＡｗａｋｅ状態となりＢｅａｃｏｎを受信する。バッファデータが存在する場合には、アクティブモードで受信するために、ＡＰにパワーセーブを解除するための通知パケットを送信する。各データの受信確認応答（ＡＣＫ）を送信毎にタイマを起動し、一定時間データを受信しない場合には、パワーセーブ移行の通知パケットを送信し、Ｄｏｚｅ状態となる。しかし、このタイマは固定として与えられ、必ずしも効率の良い切り替えが行われていない問題がある。

また、特許文献１には、ＷＬＡＮにおけるアクティブモードとパワーセーブモードの切り替えを順次行い、省電力化する無線通信方法が記載されている。特許文献１記載の無線通信方法によると、端末局がパワーセーブモードで動作する場合のパケット遅延やバッファ溢れによるパケットロスを低減して、制御フレーム送信によるスループットの低下を防止し、リアルタイム通信において省電力化を実現することができる。
特開２００７−１９６０７号公報

しかしながら、このような従来のパワーセーブモードで動作する無線端末装置にあっては、アクティブモードにおいてもＡＰがバッファリングされた端末局宛のデータの有無を通知しており、これは８０２．１１規格に規定されている機能ではない。よってＡＰ側にもそのような機能を新規に追加する必要があり、汎用のＡＰでは動作が困難となる。

また、タイマに同期してアクティブモードに移行するため、同期処理が必要となることや、リアルタイム通信のような周期的なトラフィックには適用できるが、ダウンロードのような周期的でないトラフィックには適用できないという課題がある。

また、従来のように固定値のタイマを設定し、その間受信データがない場合にパワーセーブモードに切り替える制御方法においては、タイマが常に最適な設定であるとは限らない。

図９は、タイマ値によるデータ送受信過程の例を説明する図であり、図９（ａ）はタイマが短いときの受信シーケンスを、図９（ｂ）はタイマが長いときの受信シーケンスをそれぞれ示す。

図９（ａ）に示すように、タイマ設定が短すぎる場合には、ＡＰにバッファされているＤａｔａを全て取ることができずパワーセーブ状態になる可能性があり、電力消費は低減されるもののスループットが低下することになる。また、図９（ｂ）に示すように、タイマが長すぎる場合は、ＡＰにバッファされたデータを受信後に新規にネットワークから送信されるデータを受信し続けることになり、電力消費が抑制できない。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、アクティブモードとパワーセーブモードの切り替えを最適化して、最適な受信と省電力化を図ることができる通信端末装置及び受信方法を提供することを目的とする。

本発明の通信端末装置は、アクティブモードと、ＰＳ−Ｐｏｌｌによるポーリング処理に基づくパワーセーブモードとを有する通信端末装置であって、受信トラフィックを監視し、受信データのパケット間隔及び受信データ数を保持する受信トラフィック監視手段と、保持された受信データのパケット間隔に基づいて、アクティブモードのＡｗａｋｅ状態からパワーセーブモードに移行しＤｏｚｅ状態に遷移するタイマのタイマ値を設定する制御手段と、各モードにおける受信間隔及び受信データ数と、アクティブモードにおける前記タイマの計時に基づいて、モードを切り替える受信モード決定手段と、を備える構成を採る。

本発明の受信方法は、アクティブモードと、ＰＳ−Ｐｏｌｌによるポーリング処理に基づくパワーセーブモードとを有する通信端末装置の受信方法であって、受信トラフィックを監視し、受信データのパケット間隔及び受信データ数を保持する監視ステップと、保持された受信データのパケット間隔に基づいて、アクティブモードのＡｗａｋｅ状態からパワーセーブモードに移行しＤｏｚｅ状態に遷移するタイマのタイマ値を設定する制御ステップと、各モードにおける受信間隔及び受信データ数と、アクティブモードにおける前記タイマの計時に基づいて、モードを切り替える選択ステップとを有する。

本発明によれば、受信データのパケット間隔によりタイマを設定することにより、アクティブモードにおける受信時のＡｗａｋｅ状態からパワーセーブモードのＤｏｚｅ状態に移るタイマを適宜、最適に設定するので、受信データ間隔よりタイマが短くなることによるスループットの低下や、タイマが長くなることで新規にネットワークから送信されるデータを取り続けることによる電力消費を抑えることができる。

また、受信パケット数とタイマ値によりデバイスのＡｗａｋｅ状態が最小となるように受信モードを切り替えることで、最適な受信を行うことができる。

また、各受信モードにおける受信データの間隔を保持し、受信データ数とそのタイマ時間とによりＡｗａｋｅ時間を最小となるように受信モードを選択し、Ｂｅａｃｏｎ毎のタイミングで切り替えることで、受信時のエネルギ消費を最適化することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態）
図１は、本発明の一実施の形態に係る通信端末装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、ＷＬＡＮ搭載端末の無線端末局に適用した例である。無線通信システムは、通信端末装置、アクセスポイントＡＰ、及びネットワークを備えて構成される。

図１において、通信端末装置１００は、無線ＬＡＮ機能を有するＰＨＳ（Personal Handy-Phone System）／携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等の携帯端末装置であり、ＡＰに接続して無線通信を行う。通信端末装置１００は、アクティブモードと、ＰＳ−Ｐｏｌｌによるポーリング処理に基づくパワーセーブモードとを有する。通信端末装置１００は、周辺に存在するＡＰからＢｅａｃｏｎを受信して、ＡＰのネットワーク名、通信機器の通信速度、セキュリティ強度、通信チャンネル、及び電波強度を取得する。

通信端末装置１００は、アンテナ１０１、無線通信部１０２、電源制御部１０３、トラフィック監視部１０４、タイマ決定部１０５、タイマ制御部１０６、ＭＡＣ（Medium Access Control：媒体アクセス制御）制御部１０７、メモリ１０８、受信モード決定部１０９、及びアプリケーション部１１０を備えて構成される。

アンテナ１０１は、通信端末装置１００が受信信号を無線通信部１０２に出力するとともに、無線通信部１０２から入力される送信信号を送信する。

無線通信部１０２は、ＭＡＣ制御部１０７から入力されたデータを無線で送信する処理を行う。また、無線通信部１０２は、受信したデータをＭＡＣ制御部１０７及びトラフィック監視部１０４へ出力する処理を行う。電源制御部１０３により、無線通信部１０２の回路の電源の投入及び切断が行われる。

電源制御部１０３は、ＭＡＣ制御部１０７からの電源投入及び切断の要求に従い、無線通信部１０２の電源を制御する。

トラフィック監視部１０４は、無線通信部１０２から入力された受信データのパケット間隔、受信データ数及びＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）や伝送速度等の回線品質をモニタし、その結果をＭＡＣ制御部１０７からトラフィック終了の通知を受けるとメモリ１０８に書き込む。また、トラフィック監視部１０４は、回線品質のモニタにおいて、品質の改善及び悪化が検出された場合には、タイマ決定部１０５にタイマの再設定の要求を行う。

タイマ決定部１０５は、トラフィック監視部１０４からのタイマ決定要求を受けると、メモリ１０８のアクティブモード時受信間隔１１１及び回線品質１１４を参照してタイマ値を決定し、その値をタイマ制御部１０６に渡すとともに、メモリ１０８のタイマ値１１５に格納する。タイマ決定部１０５は、保持された受信データのパケット間隔に基づいて、アクティブモードのＡｗａｋｅ状態からパワーセーブモードに移行しＤｏｚｅ状態に遷移するタイマのタイマ値を設定する制御手段としての機能を有する。例えば、受信トラフィック監視部１０４が、受信パケット間隔をモニタすることで一定時間トラフィックが無い場合に、タイマ決定部１０５は、Ｄｏｚｅ状態に遷移するタイマ時間を設定する。

タイマ制御部１０６は、アクティブモードのＡｗａｋｅ状態からパワーセーブモードに移行しＤｏｚｅ状態に遷移する計時を行うタイマを有し、ＭＡＣ制御部１０７の制御に基づきタイマをカウントする。タイマ制御部１０６は、タイマ決定部１０５により通知されたタイマ時間までカウントした場合は、ＭＡＣ制御部１０７にタイムアウト通知を行う。

ＭＡＣ制御部１０７は、アプリケーション部１１０から入力されたデータを無線通信部１０２へ渡し送信するための制御を、また、無線通信部１０２で受信したデータをアプリケーション部１１０に渡す制御を行う。ＭＡＣ制御部１０７は、上記無線区間のアクセス制御の基本機能に加え、以下のモード切替制御を行うことを特徴とする。

ＭＡＣ制御部１０７は、受信モード決定部１０９から通知された受信モードに基づき、電源制御部１０３を制御する。すなわち、パワーセーブモードにおいて受信する場合は、無線通信部１０２から入力された受信データにより、自局宛データあり通知がある場合には、無線通信部１０２からＰＳ−Ｐｏｌｌを送信する制御を行い、自局宛データがない通知を受けた場合には、電源制御部１０３に無線通信部１０２の電源切断を要求する。タイマ機能付きアクティブモードにおいて受信する場合には、自局宛データありの通知を受けると、電源制御部１０３に無線通信部１０２に電源投入を要求するとともに、無線通信部１０２からパワーセーブ解除を通知するパケットを送信する。タイマ制御部１０７により、タイムアウト通知を受けた場合には、無線通信部１０２よりパワーセーブモード移行を通知するパケットを送信するとともに、電源制御部１０３に無線通信部１０２の電源切断を要求する。さらに、トラフィック終了の通知をトラフィック監視部１０４に通知する。

また、アプリケーション部１１０から送信データを受け取った場合には、電源制御部１０３に無線通信部１０２の電源投入を要求する。

ＭＡＣ制御部１０７は、受信モード決定部１０９により通知された受信モードによりタイマ制御部１０６の開始及び停止を制御する。また無線通信部１０２からデータを受信した場合には、タイマ制御部１０６にタイマカウントのクリアを要求する。

また、ＭＡＣ制御部１０７は、ＤＴＩＭ（Delivery Traffic Indication Message）間隔等周期的に受信モード決定部１０９に受信モード決定要求を送信する。

メモリ１０８は、トラフィック監視部１０４により検出されたアクティブモード時受信間隔１１１、パワーセーブモード時受信間隔１１２、受信データ数１１３、及び回線品質１１４を保持する。また、メモリ１０８は、タイマ決定部１０９により決められたタイマ値１１５を保持する。

受信モード決定部１０９は、ＭＡＣ制御部１０７からの受信モード決定要求を受けたときに、メモリ１０８に書き込まれたアクティブモード時受信間隔１１１、パワーセーブモード時受信間隔１１２、受信データ数１１３やタイマ値１１５を参照し、より長く電源を切断できる受信モードを決定し、ＭＡＣ制御部１０７に受信モードを通知する。受信モード決定部１０９は、各モードにおける受信間隔及び受信データ数と、アクティブモードにおけるタイマの計時に基づいて、Ａｗａｋｅ時間が短くなるモードを選択する。すなわち、受信モード決定部１０９は、各Ｂｅａｃｏｎタイミングにおいて、保持された各受信モードにおける受信間隔、受信データ数及びタイマから、ＷＬＡＮＣＨＩＰ（デバイス）のＡｗａｋｅ状態がより短くなる受信モードを選択し、通信端末装置１００はそのモードで受信を行うことができる。

アプリケーション部１１０は、当該無線端末局で動作中の通信アプリケーションであり、送信するデータをＭＡＣ制御部１０７に渡し、受信データはＭＡＣ制御部１０７により受け取る。

以下、上述のように構成された通信端末装置の動作を説明する。まず、通信端末装置１００の全体動作について述べる。

通信端末装置１００は起動後、ＡＰと接続処理が行われ、アプリケーション部１１０が動作していない場合には、待ち受け状態となる。電力消費の関係上、受信モードのデフォルトはパワーセーブモードによる受信となり、通常のパワーセーブ動作を実施する。すなわち、ＤＴＩＭ間隔による間欠受信動作を行う。

アプリケーション部１１０が動作すると、実際に通信が開始される。無線通信部１０２で受信されたＢｅａｃｏｎにより、ＭＡＣ制御部１０７において自局宛の下りパケットの存在が検出されると、通信端末装置１００は、パワーセーブ受信モードの動作において、ＰＳ−Ｐｏｌｌを無線通信部１０２から送信することで下りパケットを取得する。全下りパケットを取得したときは、電源制御部１０３を制御し無線通信部１０２の電源を切断し、Ｄｏｚｅ状態に遷移する。ＤＴＩＭ間隔後、ＭＡＣ制御部１０７はＢｅａｃｏｎを受信するために、電源制御部１０３を制御し無線通信部１０２の電源を供給し、Ａｗａｋｅ状態に遷移する。

また、下りパケットはトラフィック監視部１０４においてモニタされ、各受信モードにおける受信間隔、受信データ数やＲＳＳＩ等の回線品質の情報がメモリ１０８に保持される。その情報に基づき、受信モード決定部１０９がより省電力となる受信モードを選択しＭＡＣ制御部１０７に通知する。また、タイマ決定部１０５はトラフィック監視部１０４によりタイマ決定の要求を受けると、メモリ１０８の情報を参照してタイマ値を決定し、タイマ制御部１０６に渡すとともに、メモリ１０８にタイマ値を保持する。

ＭＡＣ制御部１０７は、ＷａｋｅＵＰタイミングに合わせて受信モード決定部１０９に対して、受信モード決定の要求を渡す。受信モード決定部１０９により決定された受信モードがＭＡＣ制御部１０７に通知されると、ＭＡＣ制御部は設定された受信モードに基づき、電源制御部１０３を制御する。また、タイマ制御部１０６は、ＭＡＣ制御部１０７よりアクティブ受信モードに切り替わった時点でタイマの開始が指示され、パワーセーブ受信モードに切り替わった時点でタイマの停止が指示される。

アクティブモードでの受信時には、無線通信部１０２で受信されたＢｅａｃｏｎにより、ＭＡＣ制御部１０７において自局宛の下りパケットの存在が検出されると、通信端末装置１００はアクセスポイントにパワーセーブ解除を通知するためのパケットを送信する。ＭＡＣ制御部１０７は、受信パケットに対するＡＣＫ応答を送信時に、タイマ制御部１０６にタイマカウントのクリアを要求する。アクティブモード受信中において、トラフィック監視部１０４において、回線品質が変化した場合、例えば伝送速度の低下やＲＳＳＩの低下が検知された場合には、タイマ決定部１０５にタイマ設定の要求を出し、再度タイマの設定が行われる。更新されたタイマ値はタイマ制御部１０６とメモリ１０８に渡される。タイマ制御部１０６により、タイマ値のタイムアウトの通知を受けた場合には、ＡＰで保持されている受信パケットが無いと判断し、パワーセーブ移行を通知するためのパケットを無線通信部１０２より送信するとともに、電源制御部１０３に無線通信部１０２の電源を切断する制御を行い、Ｄｏｚｅ状態に遷移する。

また、接続していたアプリケーションの通信が切断されると、アプリケーション部１１０がＭＡＣ制御部１０７に通信終了の通知を渡す。これにより、ＭＡＣ制御部１０７は、電源制御部１０３に無線通信部１０２の電源切断の要求を行う。

次に、通信端末装置１００のパワーセーブモード受信時の動作について説明する。

図２は、通信端末装置１００のパワーセーブモード受信時の動作を示すフローチャートである。図中、Ｓはフローの各ステップを示す。

まず、ステップＳ１１でＭＡＣ制御部１０７はＤＴＩＭ周期で電源制御部１０３を制御することで、無線通信部１０２の電源を供給し、Ａｗａｋｅ状態に遷移しＢｅａｃｏｎを受信する。

ステップＳ１２では、ＭＡＣ制御部１０７は無線通信部１０２より渡されたＢｅａｃｏｎ情報を解析することで、自局宛データがＡＰにバッファされているかを確認する。自局宛データが無い場合には、ＭＡＣ制御部１０７は、電源制御部１０３を制御し、無線通信部１０２の電源を切断し、次のＤＴＩＭタイミングまでＤｏｚｅ状態に遷移する。

上記ステップＳ１２で自局宛データがある場合には、ステップＳ１３でＭＡＣ制御部１０７はＰＳ−Ｐｏｌｌを無線通信部１０２に渡し送信する。無線通信部１０２は、ＰＳ−Ｐｏｌｌにより引き出された受信データをトラフィック監視部１０４とＭＡＣ制御部１０７に渡す。

ステップＳ１４では、トラフィック監視部１０４は受信データが渡されると、受信データ数をカウントし、データ間隔を測定する。

ステップＳ１５では、ＭＡＣ制御部１０７はＰＳ−Ｐｏｌｌにより引き出された受信データを無線通信部１０２から受けると、ＡＣＫを送信するとともに受信データよりＡＰに自局宛データがまだバッファされているかを確認する。自局宛データがまだバッファされている場合には、ステップＳ１３に戻り再度ＰＳ−Ｐｏｌｌを送信しバッファされているデータを引き続き受信し、自局宛データのバッファがなくなるまで繰り返す。

ＡＰにバッファされているデータがなくなった時点で、ステップＳ１６でＭＡＣ制御部１０７は電源制御部１０３を制御して無線通信部１０２の電源を切断し、Ｄｏｚｅ状態に遷移する。また、ＭＡＣ制御部１０７はトラフィック監視部１０４にトラフィック終了の通知を出す。これにより、ステップＳ１７でトラフィック監視部１０４は測定を終了し、測定した受信間隔をパワーセーブ時受信間隔１１２に、カウントされた受信データ数を受信データ数１１３に、ＲＳＳＩ等の回線状態を回線品質１１４としてメモリ１０８に格納する。

またＭＡＣ制御部１０７は、トラフィック監視部１０４よりトラフィック情報更新終了の通知を受けると、受信モード決定部１０９に受信モードの選択の要求を行う。

ステップＳ１８では、受信モード決定部１０９はメモリ１０８を参照し、各受信モードにおける受信間隔、受信データ数及びタイマ値により、無線通信部１０２の電源切断時間がより短い受信モードを決定し、ＭＡＣ制御部１０７へ通知して本フローを終了する。

次に、通信端末装置１００のアクティブモード受信時の動作について説明する。

図３は、通信端末装置１００のアクティブモード受信時の動作を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ２１でＭＡＣ制御部１０７はＤＴＩＭ周期で電源制御部１０３を制御することで、無線通信部１０２の電源を供給し、Ａｗａｋｅ状態に遷移しＢｅａｃｏｎを受信する。

ステップＳ２２では、ＭＡＣ制御部１０７は無線通信部１０２より渡されたＢｅａｃｏｎ情報解析することで、自局宛データがＡＰにバッファされているかを確認する。自局宛データが無い場合には、ＭＡＣ制御部１０７は、電源制御部１０３を制御し、無線通信部１０２の電源を切断し、次のＤＴＩＭタイミングまでＤｏｚｅ状態に遷移する。

上記ステップＳ２２で自局宛データがある場合には、ステップＳ２３でＭＡＣ制御部１０７はＡＰにパワーセーブの解除を通知するためのＮＵＬＬパケットを無線通信部１０２に渡し送信しアクティブモードとなる。次いで、ステップＳ２４でまたＭＡＣ制御部１０７はタイマ制御部１０６にタイマカウントの開始を要求する。

ステップＳ２５では、ＭＡＣ制御部１０７はＡｗａｋｅ状態でデータが受信されるか、又はタイマ制御部１０６からタイムアウトが通知されるまで待機する。

データを受信すると、ステップＳ２６で無線通信部１０２は受信したデータをトラフィック監視部１０４とＭＡＣ制御部１０７に渡す。トラフィック監視部１０４では、受信データが渡されると、受信データ数をカウントし、データ間隔を測定する。ＭＡＣ制御部１０７は無線通信部１０２より受信データを受けるとＡＣＫを送信するとともに、タイマカウントをクリアし新たにタイマカウント開始をタイマ制御部１０６に要求する（ステップＳ２６からステップＳ２４へ戻る）。

一定時間受信データがなく、ＭＡＣ制御部１０７においてタイマ制御部１０６よりタイムアウトの通知を受けた場合には（ステップＳ２７）、ステップＳ２８でＭＡＣ制御部１０７はパワーセーブモード移行をＡＰに通知するためのＮＵＬＬパケットを送信し、パワーセーブモードに遷移する。次いで、ステップＳ２９でＭＡＣ制御部１０７は電源制御部１０３を制御して無線通信部１０２の電源を切断し、Ｄｏｚｅ状態に遷移する。

ステップＳ３０では、ＭＡＣ制御部１０７はトラフィック監視部１０４にトラフィック終了の通知を出すことで、トラフィック監視部１０４は測定を終了し、測定した受信間隔をアクティブモード時受信間隔１１１に、カウントされた受信データ数を受信データ数１１３に、ＲＳＳＩ等の回線状態を回線品質１１４としてメモリ１０８に格納する。

トラフィック終了通知を受けたトラフィック監視部１０４は、タイマの更新をタイマ決定部１０５に通知する。ステップＳ３１でタイマ更新通知を受けたタイマ決定部１０５は、メモリ１０８を参照し、アクティブモード時受信間隔１１１と回線品質１１４の情報に基づき、タイマ値を算出する。算出したタイマ値はメモリ１０８のタイマ値１１５に格納するとともに、タイマ制御部１０６に渡される。

またＭＡＣ制御部１０７は、トラフィック監視部１０４よりトラフィック情報更新終了の通知を受けると、受信モード決定部１０９に受信モードの選択の要求を行う。

ステップＳ３２では、受信モード決定部１０９はメモリ１０８を参照し、各受信モードにおける受信間隔、受信データ数及びタイマ値により、無線通信部１０２の電源切断時間がより短い受信モードを決定し、ＭＡＣ制御部１０７へ通知して本フローを終了する。

次に、受信モード決定部１０９における受信モードの設定方法について詳細に説明する。

図４は、通信端末装置１００の受信モード選択時の動作を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ４１でパワーセーブモード時においてデータバッファ無しの通知を受ける、もしくは、アクティブモード時においてタイムアウトした場合に、ＭＡＣ制御部１０７は受信モード決定部１０９に次のＢｅａｃｏｎのＷａｋｅＵＰ時における受信モードの決定を受信モード決定部に要求する。

ステップＳ４２では、要求を受けた受信モード決定部１０９はメモリ１０９からアクティブモード受信時間隔１１１、パワーセーブモード時受信間隔１１２、受信データ数１１３、タイマ値１１５を参照する。

ステップＳ４３では、受信モード決定部１０９はアクティブモード受信時間隔１１１とパワーセーブモード受信間隔１１２にデータが保持されているかを確認する。ＷＬＡＮの電源を立ち上げ、始めに通信を行った場合には、まずパワーセーブモードにて受信を行うため、アクティブモード時受信間隔１１１には何も保持されていない。パワーセーブモード時の受信間隔とアクティブモード時の受信間隔は、環境が同じであるならば、必ず後者の方が短くなると考えられる。よって、ステップＳ４４で受信モード決定部１０９は受信データ数とあらかじめ設定した閾値を比較し、その結果によりどちらのモードが有利であるかを判断する。ここでの閾値は例えば１０個などの値である。

上記ステップＳ４３において、各受信モード時の受信間隔が保持されていた場合には、ステップＳ４５で受信モード決定部１０９は参照データによりアクティブモード時のＡｗａｋｅ時間とパワーセーブモード時のＡｗａｋｅ時間を見積もり、どちらのモードのＡｗａｋｅ時間が長いかを比較する。ここでの比較方法として、例えば以下の式（１）（２）により各モードにおけるＡｗａｋｅ時間を算出する。

アクティブモード時Ａｗａｋｅ時間 ＝アクティブモード時受信間隔１１１×受信データ数１１３＋タイマ値１１５ …（１）
パワーセーブモード時Ａｗａｋｅ時間＝パワーセーブモード時受信間隔１１２×受信データ数１１３ …（２）
上記式（１）（２）の結果を比較し、受信時間が短いモードを選択する。

上記ステップＳ４４で受信データ数が閾値以上のとき、あるいは、上記ステップＳ４５でアクティブモード時のＡｗａｋｅ時間が短い（Ａｃｔｉｖｅ≦ＰＳ）と判断された場合には、ステップＳ４６で受信モード決定部１０９はＭＡＣ制御部１０７に、次のＢｅａｃｏｎタイミングにアクティブモードで受信するように要求する。

また、上記ステップＳ４４で受信データ数が閾値未満のとき、あるいは、上記ステップＳ４５でパワーセーブモード時のＡｗａｋｅ時間が短い（Ａｃｔｉｖｅ＞ＰＳ）と判断された場合には、ステップＳ４７で受信モード決定部１０９はＭＡＣ制御部１０７に、次のＢｅａｃｏｎタイミングにパワーセーブモードで受信するように要求する。

ステップＳ４８では、受信モード決定部１０９より、次のＢｅａｃｏｎタイミング時の受信モードの通知を受けたＭＡＣ制御部１０７は、通知されたモードに従い受信動作を行って本フローを終了する。

次に、タイマ決定部１０５におけるタイマの決定方法について詳細に説明する。

図５は、タイマ決定部１０５のタイマ値を算出する動作を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ５１でトラフィック監視部１０４がＭＡＣ制御部１０７からトラフィック修了通知を受けると、トラフィック監視部１０４はタイマ決定部１０５にタイマ決定要求を通知する。

ステップＳ５２では、要求を受けたタイマ決定部１０５はメモリ１０８からトラフィック情報であるアクティブモード受信時間隔１１１を参照する。

ステップＳ５３は、タイマ決定部１０５は取得したアクティブモード時受信間隔１１１の平均値を算出し、タイマとして設定する。設定したタイマは、メモリ１０８のタイマ値１１５に保持するとともに、タイマ制御部１０６へ渡される。

ステップＳ５４では、タイマ制御部１０６はタイマ決定部１０５から渡されたタイマ値を用い、ＭＡＣ制御部１０７からタイマカウント開始の要求を受けたときに、タイマをカウントする。これにより決められたタイマが反映される。ＭＡＣ制御部１０７で通知された受信モードで動作することになる。

ここで、上記ステップＳ５３におけるアクティブモード時受信間隔１１１からのタイマ設定については、平均値算出は例示的なものであり、限定されるものではない。例えば、平均値算出に代えて、指定個数パケットの最大値や、パケット間隔の分散値特性おいて指定パケット数が分布する値等、他の具体的な方法により実施可能である。

次に、タイマ決定部１０５がタイマ決定を行う他の例について説明する。

図６は、タイマ決定部１０５のタイマ値を設定する動作を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ６１でトラフィック監視部１０４は、ＭＡＣ制御部１０７がタイムアウト通知をタイマ制御部１０６から受ける、もしくはパワーセーブモード時に自局宛データ無しの通知を受けた場合に送信する、受信トラフィック終了の通知がされたか否かを確認する。

受信トラフィック終了の通知が無い場合は、ステップＳ６２でトラフィック監視部１０４は受信されるデータの伝送速度を確認する。これは、伝送速度が低下もしくは上昇した場合は、その伝送速度に応じた受信間隔に合わせて、タイマを最適化するためである。

また、伝送速度が変化しなくても、ステップＳ６３でトラフィック監視部１０４はＲＳＳＩやＳＮＲ（Signal power to Noise power Ratio）の受信特性の値を確認する。これは、ＲＳＳＩやＳＮＲが低下した場合には、受信特性の劣化から再送等が生じるため、その分受信間隔が変動することが想定されるためである。よって、それに合わせてタイマを最適化する必要がある。ＲＳＳＩやＳＮＲの受信特性の低下があればステップＳ６４に進み、ＲＳＳＩやＳＮＲの受信特性の低下がなければ上記ステップＳ６１に戻る。

各ステップＳ６１〜ステップＳ６３において、タイマ設定トリガが検出された場合には、ステップＳ６４でトラフィック監視部１０４はタイマ決定部１０５にタイマの設定要求を行う。

次に、アプリケーション部１１０の要求に従い、受信モードを選択する場合の動作について説明する。

図７は、アプリケーション部１１０の通知による受信方法選択を示すフローチャートである。

ステップＳ７１でＭＡＣ制御部１０７はＨＴＴＰ ＧＥＴのようなダウンロードの要求を受ける。アプリケーション部１１０によりＨＴＴＰ ＧＥＴのようなダウンロードの要求がＭＡＣ制御部１０７に通知された場合は、アクティブモードにおける受信方法が効率よくデータを取得可能であるため、アクティブモードによる受信方法を選択する。そこで、ステップＳ７２でＭＡＣ制御部１０７はタイマ制御部１０６にタイマカウントの要求を行う。

次いで、ステップＳ７３でＭＡＣ制御部１０７は、ＡＰにパワーセーブ解除要求を送信し、アクティブモードによる受信を開始して本フローを終了する。

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、トラフィック監視部１０４は、受信データのパケット間隔及び受信データ数をモニタし、タイマ決定部１０５は、保持された受信データのパケット間隔に基づいて、アクティブモードのＡｗａｋｅ状態からパワーセーブモードに移行しＤｏｚｅ状態に遷移するタイマ制御部１０６のタイマのタイマ値を設定する。例えば、タイマ決定部１０５は、一定時間トラフィックが無い場合に、Ｄｏｚｅ状態に遷移するタイマ時間を設定する。受信モード決定部１０９は、各モードにおける受信間隔及び受信データ数と、アクティブモードにおけるタイマの計時に基づいて、ＷＬＡＮＣＨＩＰ（デバイス）のＡｗａｋｅ状態がより短くなる受信モードを選択し、通信端末装置１００はそのモードで受信を行うことができる。上記構成により、通信端末装置１００が受信データの伝送速度によるデータ間隔や再送等を含めた回線状態によってアクティブモードにおけるタイマを設定することで、受信データ間隔よりタイマが短くなることによるスループットの低下や、タイマが長くなることで新規にネットワークから送信されるデータを取り続けることによる電力消費を抑えるとともに、受信パケット数とタイマ値によりデバイスのＡｗａｋｅ状態が最小となるように受信モードを切り替えることで、最適な受信を行うことができる。

また、無線ＬＡＮ搭載端末のレガシーパワーセーブにおいて端末が受信をする場合は、受信データと同数のＰＳ−Ｐｏｌｌの送信が必要であり、そのＰＳ−Ｐｏｌｌの送信で電力や帯域を使用するため、受信データ数によっては非効率となる場合がある。しかし、アクティブモードによる受信においては、Ｄｏｚｅ状態に遷移する契機に取り決めがないため、タイマを適宜設定せねばならない。これに対して、本実施の形態では、通信端末装置１００は、受信データの間隔や無線状態に基づいて、アクティブモードにおける受信時のＡｗａｋｅ状態からパワーセーブモードのＤｏｚｅ状態に移るタイマを適宜設定する。また、各受信モードにおける受信データの間隔を保持し、受信データ数とそのタイマ時間とによりＡｗａｋｅ時間を最小となるように受信モードを選択し、Ｂｅａｃｏｎ毎のタイミングで切り替えることで、ＷＬＡＮ搭載端末における受信時のエネルギ消費を最適化することができる。

以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。例えば、システム構成や各デバイスの構成を限定するものではない。

また、トラフィック監視部１０４は、受信データのパケット間隔、データ数及びＲＳＳＩや伝送速度等の回線品質をモニタする。無線状態は、上述のＷＬＡＮのビーコン又は受信パケットのＲＳＳＩやＳＮＲ、スループットのほか、例えばＷＬＡＮの送信パケットのＰＥＲ（Packet Error Rate）や廃棄パケット数、ＷＬＡＮのパケットの再送実施回数やＡＣＫ、無線ＬＡＮの通信レイト、ＷＬＡＮのビーコン間隔、無線ＬＡＮのＤＴＩＭ周期、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）のウインドウサイズにより取得できる。

また、本実施の形態では、通信端末装置、ＷＬＡＮ搭載無線端末局及びモード切替制御方法という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、無線端末装置、無線通信システム、受信モード切替え方法等であってもよいことは勿論である。

さらに、上記通信端末装置及び受信方法を構成する各部、例えばＭＡＣ制御部の種類、その数及び接続方法などはどのようなものでもよい。

以上説明した通信端末装置の受信方法は、この受信方法を機能させるためのプログラムでも実現される。このプログラムはコンピュータで読み取り可能な記録媒体に格納されている。

本発明に係る通信端末装置及び受信方法は、無線ＬＡＮを構成する通信端末装置と無線基地局とが接続された無線通信システムに幅広く適用することができる。また、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ等の無線通信機能をもつ携帯の容易な電子機器に広く適用することができる。

本発明の実施の形態に係る通信端末装置の構成を示すブロック図 本実施の形態に係る通信端末装置のパワーセーブモード受信時の動作を示すフロー図 本実施の形態に係る通信端末装置のアクティブモード受信時の動作を示すフロー図 本実施の形態に係る通信端末装置の受信モード選択時の動作を示すフロー図 本実施の形態に係る通信端末装置のタイマ決定部のタイマ値を算出する動作を示すフロー図 本実施の形態に係る通信端末装置のタイマ決定部のタイマ値を設定する動作を示すフロー図 本実施の形態に係る通信端末装置のアプリケーション部の通知による受信方法選択を示すフロー図 ＩＥＥＥ８０２.１１で規定されたパワーセーブモードを有する無線端末局の受信モードにおけるデータ送受信過程の例を説明する図 ＩＥＥＥ８０２.１１で規定されたパワーセーブモードを有する無線端末局のタイマ値によるデータ送受信過程の例を説明する図

符号の説明

１００ 通信端末装置
１０１ アンテナ
１０２ 無線通信部
１０３ 電源制御部
１０４ トラフィック監視部
１０５ タイマ決定部
１０６ タイマ制御部
１０７ ＭＡＣ制御部
１０８ メモリ
１０９ 受信モード決定部
１１０ アプリケーション部

Claims (18)

1. アクティブモードと、ＰＳ−Ｐｏｌｌによるポーリング処理に基づくパワーセーブモードとを有する通信端末装置であって、
   受信トラフィックを監視し、受信データのパケット間隔及び受信データ数を保持する受信トラフィック監視手段と、
   保持された受信データのパケット間隔に基づいて、アクティブモードのＡｗａｋｅ状態からパワーセーブモードに移行しＤｏｚｅ状態に遷移するタイマのタイマ値を設定する制御手段と、
   各モードにおける受信間隔及び受信データ数と、アクティブモードにおける前記タイマの計時に基づいて、モードを切り替える受信モード決定手段と、
   を備える通信端末装置。
2. 前記制御手段は、一定時間受信トラフィックが無い場合に、前記タイマのタイマ値を設定する請求項１記載の通信端末装置。
3. 前記受信トラフィック監視手段は、アクティブモード時において一定時間受信トラフィックを監視することにより、受信データのパケット間隔を保持し、
   前記制御手段は、保持された受信データのパケット間隔を基に前記タイマのタイマ値を設定する請求項１記載の通信端末装置。
4. 前記受信トラフィック監視手段は、伝送速度を監視し、
   前記制御手段は、前記伝送速度が変わったときには前記タイマを再設定する請求項１記載の通信端末装置。
5. 前記受信トラフィック監視手段は、該当端末装置宛のデータ及びＢｅａｃｏｎのＲＳＳＩ又はＳＮＲを基に回線状態を監視し、
   前記制御手段は、前記回線状態の特性が劣化するときには前記タイマを再設定する請求項１記載の通信端末装置。
6. 前記受信モード決定手段は、各モードにおける受信データパケットの間隔と該当端末装置宛の受信パケット数を基に、Ａｗａｋｅ状態にある時間をＡｗａｋｅ時間として算出し、該Ａｗａｋｅ時間が短くなるモードを逐次選択する請求項１記載の通信端末装置。
7. 前記受信モード決定手段は、モードを選択後、次のＢｅａｃｏｎ受信タイミングで選択したモードに切り替える請求項１記載の通信端末装置。
8. 前記受信モード決定手段は、各Ｂｅａｃｏｎ周期においてモードを切り替える請求項１記載の通信端末装置。
9. 前記受信モード決定手段は、アプリケーション要件によりダウンロードを行うことが通知されると、アクティブモードを選択する請求項１記載の通信端末装置。
10. アクティブモードと、ＰＳ−Ｐｏｌｌによるポーリング処理に基づくパワーセーブモードとを有する通信端末装置の受信方法であって、
    受信トラフィックを監視し、受信データのパケット間隔及び受信データ数を保持する監視ステップと、
    保持された受信データのパケット間隔に基づいて、アクティブモードのＡｗａｋｅ状態からパワーセーブモードに移行しＤｏｚｅ状態に遷移するタイマのタイマ値を設定する制御ステップと、
    各モードにおける受信間隔及び受信データ数と、アクティブモードにおける前記タイマの計時に基づいて、モードを切り替える選択ステップと
    を有する受信方法。
11. 前記制御ステップでは、一定時間受信トラフィックが無い場合に、前記タイマのタイマ値を設定する請求項１０記載の受信方法。
12. 前記監視ステップでは、アクティブモード時において一定時間受信トラフィックを監視することにより、受信データのパケット間隔を保持し、
    前記制御ステップでは、保持された受信データのパケット間隔を基に前記タイマのタイマ値を設定する請求項１０記載の受信方法。
13. 前記監視ステップでは、伝送速度を監視し、
    前記制御ステップでは、前記伝送速度が変わったときには前記タイマを再設定する請求項１０記載の受信方法。
14. 前記監視ステップでは、該当端末装置宛のデータ及びＢｅａｃｏｎのＲＳＳＩ又はＳＮＲを基に回線状態を監視し、
    前記制御ステップでは、前記回線状態の特性が劣化するときには前記タイマを再設定する請求項１０記載の受信方法。
15. 前記選択ステップでは、各モードにおける受信データパケットの間隔と該当端末装置宛の受信パケット数を基に、Ａｗａｋｅ状態にあるＡｗａｋｅ時間を算出し、該Ａｗａｋｅ時間が短くなるモードを逐次選択する請求項１０記載の受信方法。
16. 前記選択ステップでは、モードを選択後、次のＢｅａｃｏｎ受信タイミングで選択したモードに切り替える請求項１０記載の受信方法。
17. 前記選択ステップでは、各Ｂｅａｃｏｎ周期においてモードを切り替える請求項１０記載の受信方法。
18. 前記選択ステップでは、アプリケーション要件によりダウンロードを行うことが通知されると、アクティブモードを選択する請求項１０記載の受信方法。
    

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