JP2019140799A - 電子装置および無線通信方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態に係る全体のシステム構成例を示す図である。図1を用いて、本実施形態の概要を説明する。図1のシステムは、基地局(給電装置)1と、無線通信端末2と、複数の受電端末3とを備える。図では無線通信端末2の台数は3台であるが、1台以上であればよい。
基地局1は、1つ以上の受電端末3に対して給電および通信を行い、1つ以上の無線通信端末2とも通信を行うため、受電端末3は、給電要求を送信後、いつ基地局1から自端末への無線信号が送信されるのかが事前に分かるとは限らない。また、無線信号の長さや送信回数も事前に分からない場合もある。このような状況の中で、受電端末3は適切なタイミングで給電要求を行うことで、蓄電池6の最低電力量を維持したり、所定の時刻までに給電が完了するようにしたりする。本実施形態では、給電要求送信後の基地局1からの無線信号の受信状況を予測し、それを考慮して給電要求の送信タイミングを決定する。
図5は、本実施形態に係る無線通信システムにおける動作シーケンスの第1の具体例を示す。基地局1および受電端末3の動作が時間軸に沿って示されている。時間軸の上側が無線LANの動作、下側がBLEの動作を表す。本例では、受電端末3が給電要求を送信後、基地局1から無線信号を受信開始するまでの時間長を表す情報を取得し、取得した情報に基づき、次の給電要求の送信タイミングを決定する。
図7は、本実施形態に係る無線通信システムにおける動作シーケンスの第2の具体例を示す。基地局1および受電端末3の動作が時間軸に沿って示されている。時間軸の上側が無線LANの動作、下側がBLEの動作を表す。本例では、受電端末3が給電要求を送信後、給電要求に係る無線信号の受信が完了するまでの時間(充電完了時間)を取得し、取得した情報に基づき、次の給電要求の送信タイミングを決定する。図5のシーケンスと同じ動作の説明については適宜省略する。
図9は、本実施形態に係る無線通信システムにおける動作シーケンスの第3の具体例を示す。基地局1および受電端末3の動作が時間軸に沿って示されている。時間軸の上側が無線LANの動作、下側がBLEの動作を表す。本例では、給電要求を送信後、蓄電池6の残存電力量が目標値に達するまでの時間(充足時間)を表す情報を取得し、取得した情報に基づき、次の給電要求の送信タイミングを決定する。図5〜図8のシーケンスと同じ動作の説明については適宜省略する。
図10は、本実施形態に係る無線通信システムにおける動作シーケンスの第4の具体例を示す。基地局1および受電端末3の動作が時間軸に沿って示されている。時間軸の上側が無線LANの動作、下側がBLEの動作を表す。本例では、受電端末3が給電要求を送信後、所定長の期間P1内に、蓄電池6の残算電力量が目標値以上に達したかの情報を取得し、取得した情報に基づき、次の給電要求の送信タイミングを決定する。図5〜図9のシーケンスと同じ動作の説明については適宜省略する。
図11は、本実施形態に係る無線通信システムにおける動作シーケンスの第5の具体例を示す。基地局1および受電端末3の動作が時間軸に沿って示されている。時間軸の上側が無線LANの動作、下側がBLEの動作を表す。本例では、給電要求を送信後、所定長の期間P2内における無線信号の受信回数(給電回数)を表す情報を取得し、取得した情報に基づき、次の給電要求の送信タイミングを決定する。図5〜図10のシーケンスと同じ動作の説明については適宜省略する。
図12は、本実施形態に係る無線通信システムにおける動作シーケンスの第6の具体例を示す。基地局1および受電端末3の動作が時間軸に沿って示されている。時間軸の上側が無線LANの動作、下側がBLEの動作を表す。本例では、給電要求を送信後、所定長の期間P3における無線信号の受信時間(給電時間)の占める割合を表す情報を取得し、取得した情報に基づき、次の給電要求の送信タイミングを決定する。図5〜図11のシーケンスと同じ動作の説明については適宜省略する。
上述した実施形態では、受電端末3は、1回の給電要求の送信後の無線信号の受信履歴に基づき、次の給電要求の送信タイミングを決定したが、過去に送信した複数回の給電要求の送信後の無線信号の受信履歴(充電履歴)に基づき、次の給電要求の送信タイミングを決定してもよい。例えば、第1の具体例の場合、直前のX(Xは2以上の整数)回送信した給電要求に対する給電応答時間の平均値を利用して、次の給電要求の送信タイミングを決定してもよい。第2〜第6の具体例についても同様にして本変形例を適用可能である。
図13は、本実施形態に係る基地局(アクセスポイント)400の機能ブロック図である。このアクセスポイントは、通信処理部401と、送信部402と、受信部403と、アンテナ42A、42B、42C、42Dと、ネットワーク処理部404と、有線I/F405と、メモリ406とを備えている。アクセスポイント400は、有線I/F405を介して、サーバ407と接続されている。通信処理部401およびネットワーク処理部404の少なくとも前者は、第1の実施形態で説明した制御部と同様な機能を有している。送信部402および受信部403は、第1の実施形態で説明した送信部および受信部と同様な機能を有している。または、送信部402および受信部403が、第1の実施形態の送信部および受信部のアナログ領域の処理に対応し、第1の実施形態の送信部および受信部のデジタル領域の処理は、通信処理部401に対応してもよい。ネットワーク処理部404は、上位処理部と同様な機能を有している。ここで、通信処理部401は、ネットワーク処理部404との間でデータを受け渡しするためのバッファを内部に保有してもよい。このバッファは、DRAM等の揮発性メモリでもよいし、NAND、MRAM等の不揮発メモリでもよい。
図14は、端末(非アクセスポイントの端末)またはアクセスポイントの全体構成例を示したものである。この構成例は一例であり、本実施形態はこれに限定されるものではない。端末またはアクセスポイントは、1つまたは複数のアンテナ1〜n(nは1以上の整数)と、無線LANモジュール148と、ホストシステム149を備える。無線LANモジュール148は、前述したいずれかの実施形態に係る無線通信装置に対応する。無線LANモジュール148は、ホスト・インターフェースを備え、ホスト・インターフェースで、ホストシステム149と接続される。接続ケーブルを介してホストシステム149と接続される他、ホストシステム149と直接接続されてもよい。また、無線LANモジュール148が基板にはんだ等で実装され、基板の配線を介してホストシステム149と接続される構成も可能である。ホストシステム149は、任意の通信プロトコルに従って、無線LANモジュール148およびアンテナ1〜nを用いて、外部の装置と通信を行う。通信プロトコルは、TCP/IPと、それより上位の層のプロトコルとを含んでもよい。または、TCP/IPは無線LANモジュール148に搭載し、ホストシステム149は、それより上位層のプロトコルのみを実行してもよい。この場合、ホストシステム149の構成を簡単化できる。本端末は、例えば、移動体端末、TV、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイス、タブレット、スマートフォン、ゲーム装置、ネットワークストレージ装置、モニタ、デジタルオーディオプレーヤ、Webカメラ、ビデオカメラ、プロジェクト、ナビゲーションシステム、外部アダプタ、内部アダプタ、セットトップボックス、ゲートウェイ、プリンタサーバ、モバイルアクセスポイント、ルータ、エンタープライズ/サービスプロバイダアクセスポイント、ポータブル装置、ハンドヘルド装置、自動車等でもよい。
無線LANモジュール148(または無線通信装置)は、IEEE802.11に加え、LTE(Long Term Evolution)またはLTE−Advanced(standards for mobile phones)のような他の無線通信規格の機能を備えていてもよい。
Circuit)211と、RF(Radio Frequency)IC221と、バラン225と、スイッチ245と、アンテナ247とを備える。
これらの要素のいくつかが、ベースバンドIC211または別のIC上に配置されてもよい。フィルタ222、232は、帯域通過フィルタでも、低域通過フィルタでもよい。
図16は、第4の実施形態に係る端末(STA)500の機能ブロック図である。このSTA500は、通信処理部501と、送信部502と、受信部503と、アンテナ51Aと、アプリケーションプロセッサ504と、メモリ505と、第2無線通信モジュール506とを備えている。基地局(AP)が同様の構成を有しても良い。
図17(A)および図17(B)は、本実施形態に係る無線端末の斜視図である。図17(A)の無線端末はノートPC301であり、図17(B)の無線端末は移動体端末321である。ノートPC301および移動体端末321は、それぞれ無線通信装置305、315を搭載している。無線通信装置305、315として、これまで説明してきた無線端末に搭載されていた無線通信装置、またはアクセスポイントに搭載されていた無線通信装置、またはこれらの両方を用いることができる。無線通信装置を搭載する無線端末は、ノートPCや移動体端末に限定されない。例えば、TV、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイス、タブレット、スマートフォン、ゲーム装置、ネットワークストレージ装置、モニタ、デジタルオーディオプレーヤ、Webカメラ、ビデオカメラ、プロジェクト、ナビゲーションシステム、外部アダプタ、内部アダプタ、セットトップボックス、ゲートウェイ、プリンタサーバ、モバイルアクセスポイント、ルータ、エンタープライズ/サービスプロバイダアクセスポイント、ポータブル装置、ハンドヘルド装置、自動車等にも搭載可能である。
本実施形態では、上述したいずれかの実施形態に係る無線通信装置(アクセスポイントの無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方)の構成に加えて、バス、プロセッサ部、及び外部インターフェース部を備える。プロセッサ部及び外部インターフェース部は、バスを介して外部メモリ(バッファ)と接続される。プロセッサ部ではファームウエアが動作する。このように、ファームウエアを無線通信装置に含める構成とすることにより、ファームウエアの書き換えによって無線通信装置の機能の変更を容易に行うことが可能となる。ファームウエアが動作するプロセッサ部は、本実施形態に係る制御部または制御部の処理を行うプロセッサであってもよいし、当該処理の機能拡張または変更に係る処理を行う別のプロセッサであってもよい。ファームウエアが動作するプロセッサ部を、本実施形態に係るアクセスポイントあるいは無線端末あるいはこれらの両方が備えてもよい。または当該プロセッサ部を、アクセスポイントに搭載される無線通信装置内の集積回路、または無線端末に搭載される無線通信装置内の集積回路が備えてもよい。
本実施形態では、上述したいずれかの実施形態に係る無線通信装置(アクセスポイントの無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方)の構成に加えて、クロック生成部を備える。クロック生成部は、クロックを生成して出力端子より無線通信装置の外部にクロックを出力する。このように、無線通信装置内部で生成されたクロックを外部に出力し、外部に出力されたクロックによってホスト側を動作させることにより、ホスト側と無線通信装置側とを同期させて動作させることが可能となる。
本実施形態では、上述したいずれかの実施形態に係る無線通信装置(アクセスポイントの無線通信装置または無線端末の無線通信装置)の構成に加えて、電源部、電源制御部、及び無線電力給電部を含む。電源制御部は、電源部と無線電力給電部とに接続され、無線通信装置に供給する電源を選択する制御を行う。このように、電源を無線通信装置に備える構成とすることにより、電源を制御した低消費電力化動作が可能となる。
本実施形態では、上述したいずれかの実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、SIMカードを含む。SIMカードは、無線通信装置における送信部または受信部または制御部またはこれらのうちの複数と接続される。このように、SIMカードを無線通信装置に備える構成とすることにより、容易に認証処理を行うことが可能となる。
本実施形態では、上述したいずれかの実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、動画像圧縮/伸長部を含む。動画像圧縮/伸長部は、バスと接続される。このように、動画像圧縮/伸長部を無線通信装置に備える構成とすることにより、圧縮した動画像の伝送と受信した圧縮動画像の伸長とを容易に行うことが可能となる。
本実施形態では、上述したいずれかの実施形態に係る無線通信装置(アクセスポイントの無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方)の構成に加えて、LED部を含む。LED部は、送信部または受信部または制御部またはこれらのうちの複数と接続される。このように、LED部を無線通信装置に備える構成とすることにより、無線通信装置の動作状態をユーザに容易に通知することが可能となる。
本実施形態では、上述したいずれかの実施形態に係る無線通信装置(アクセスポイントの無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方)の構成に加えて、バイブレータ部を含む。バイブレータ部は、送信部または受信部または制御部またはこれらのうちの複数と接続される。このように、バイブレータ部を無線通信装置に備える構成とすることにより、無線通信装置の動作状態をユーザに容易に通知することが可能となる。
本実施形態では、上述したいずれかの実施形態に係る無線通信装置(アクセスポイントの無線通信装置または無線端末の無線通信装置、またはこれらの両方)の構成に加えて、ディスプレイを含む。ディスプレイは、図示しないバスを介して、無線通信装置の制御部に接続されてもよい。このようにディスプレイを備える構成とし、無線通信装置の動作状態をディスプレイに表示することで、無線通信装置の動作状態をユーザに容易に通知することが可能となる。
本実施形態では、[1]無線通信システムにおけるフレーム種別、[2]無線通信装置間の接続切断の手法、[3]無線LANシステムのアクセス方式、[4]無線LANのフレーム間隔について説明する。
[1]通信システムにおけるフレーム種別
一般的に無線通信システムにおける無線アクセスプロトコル上で扱うフレームは、前述したように、大別してデータ(data)フレーム、管理(management)フレーム、制御(control)フレームの3種類に分けられる。これらの種別は、通常、フレーム間で共通に設けられるヘッダ部で示される。フレーム種別の表示方法としては、1つのフィールドで3種類を区別できるようにしてあってもよいし、2つのフィールドの組み合わせで区別できるようにしてあってもよい。IEEE802.11規格では、フレーム種別の識別は、MACフレームのフレームヘッダ部にあるFrame Controlフィールドの中のType、Subtypeという2つのフィールドで行う。データフレームか、管理フレームか、制御フレームかの大別はTypeフィールドで行われ、大別されたフレームの中での細かい種別、例えば管理フレームの中のBeaconフレームといった識別はSubtypeフィールドで行われる。
802.11ac−2013などの拡張規格を含む)では接続確立の手順の1つとしてアソシエーション(association)プロセスがあるが、その中で使われるAssociation RequestフレームとAssociation Responseフレームが管理フレームであり、Association RequestフレームやAssociation Responseフレームはユニキャストの管理フレームであることから、受信側無線通信端末に応答フレームであるACKフレームの送信を要求し、このACKフレームは上述のように制御フレームである。
接続の切断(リリース)には、明示的な手法と暗示的な手法とがある。明示的な手法としては、接続を確立している無線通信装置間のいずれか一方が切断のためのフレームを送信する。IEEE802.11規格ではDeauthenticationフレームがこれに当たり、管理フレームに分類される。通常、接続を切断するフレームを送信する側の無線通信装置では当該フレームを送信した時点で、接続を切断するフレームを受信する側の無線通信装置では当該フレームを受信した時点で、接続の切断と判定する。その後、非基地局の無線通信端末であれば通信フェーズでの初期状態、例えば接続するBSS探索する状態に戻る。無線通信基地局がある無線通信端末との間の接続を切断した場合には、例えば無線通信基地局が自BSSに加入する無線通信端末を管理する接続管理テーブルを持っているならば当該接続管理テーブルから当該無線通信端末に係る情報を削除する。例えば、無線通信基地局が自BSSに加入する各無線通信端末に接続をアソシエーションプロセスで許可した段階で、AIDを割り当てる場合には、当該接続を切断した無線通信端末のAIDに関連づけられた保持情報を削除し、当該AIDに関してはリリースして他の新規加入する無線通信端末に割り当てられるようにしてもよい。
例えば、複数の無線通信装置と通信または競合することを想定した無線LANシステムがある。IEEE802.11無線LANではCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Carrier Avoidance)をアクセス方式の基本としている。ある無線通信装置の送信を把握し、その送信終了から固定時間を置いて送信を行う方式では、その無線通信装置の送信を把握した複数の無線通信装置で同時に送信を行うことになり、その結果、無線信号が衝突してフレーム送信に失敗する。ある無線通信装置の送信を把握し、その送信終了からランダム時間待つことで、その無線通信装置の送信を把握した複数の無線通信装置での送信が確率的に分散することになる。よって、ランダム時間の中で最も早い時間を引いた無線通信装置が1つなら無線通信装置のフレーム送信は成功し、フレームの衝突を防ぐことができる。ランダム値に基づき送信権の獲得が複数の無線通信装置間で公平になることから、Carrier Avoidanceを採用した方式は、複数の無線通信装置間で無線媒体を共有するために適した方式であるということができる。
IEEE802.11無線LANのフレーム間隔について説明する。IEEE802.11無線LANで用いられるフレーム間隔は、distributed coordination function interframe space(DIFS)、arbitration interframe space(AIFS)、point coordination function interframe space(PIFS)、short interframe space(SIFS)、extended interframe space(EIFS)、reduced interframe space(RIFS)などがある。
2:無線通信端末
3:受電端末
4、8、14、15、21、23、31、35:アンテナ
5:整流回路
6:キャパシタ
7、12:BLE回路
9:センサ
10:制御回路
11、22:通信回路
13:制御回路
24、36、101、106:スイッチ
25、103:無線送信部
26、102:無線受信部
32:受電部
33:受電量測定部
34、108:BLE送信部
37、107:BLE受信部
38、110:記憶部
39:制御部
104:フレーム生成部
105:制御部
109:IF部
211:ベースバンドIC
221:RF IC
213:メモリ
214:ホスト・インターフェース
215:CPU
216:DAC
217:ADC
221:RF IC
222、232:フィルタ
223、233:ミキサ
224、234:アンプ
225、235:バラン
242:PLL
243:水晶発振器
247:アンテナ
245:スイッチ
248:無線LANモジュール
249:ホストシステム
301:ノートPC
305、315、355:無線通信装置
321:移動体端末
331:メモリーカード
332:メモリーカード本体
42A〜42D:アンテナ
402:送信部
403:受信部
401:通信処理部
404:ネットワーク処理部
405:有線I/F
406:メモリ
407:サーバ
501:通信処理部
502:送信部
503:受信部
51A:アンテナ
504:アプリケーションプロセッサ
505:メモリ
506:第2無線通信モジュール
Claims (16)
- 第1給電要求を送信する送信部と、
前記第1給電要求に応じた第1無線信号を受信し、前記第1無線信号に基づく電力を蓄電装置に充電する受電部と、
前記受電部における前記第1無線信号の受信履歴に基づき、第2給電要求の送信タイミングを決定する制御部と、
を備えた電子装置。 - 前記送信部は、前記決定された送信タイミングに応じて前記第2給電要求を送信する
請求項1に記載の電子装置。 - 前記制御部は、前記第1給電要求を送信してから前記第1無線信号の受信が開始されるまでの時間に基づき、前記第2給電要求の前記送信タイミングを決定する
請求項1または2に記載の無線通信装置。 - 前記制御部は、前記第1給電要求を送信した後、第1期間内に前記第1無線信号の受信が完了したか否かに基づき、前記第2給電要求の前記送信タイミングを決定する
請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 前記制御部は、前記第1給電要求の送信後、前記蓄電装置の電力量が目標値に達するまでの時間長に基づき、前記第2給電要求の前記送信タイミングを決定する
請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 前記制御部は、前記第1給電要求の送信後、所定の期間内に前記蓄電装置の電力量が目標値に達したか否かに基づき、前記第2給電要求の前記送信タイミングを決定する
請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 前記制御部は、前記第1給電要求の送信後、所定の期間内における前記第1無線信号の受信回数に基づき、前記第2給電要求の前記送信タイミングを決定する
請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 前記制御部は、前記第1給電要求の送信後、所定の期間における前記第1無線信号の受信時間が占める割合に基づき、前記第2給電要求の前記送信タイミングを決定する
請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 前記制御部は、複数回の前記第1給電要求の送信に対する複数の前記第1無線信号の受信履歴に基づき、前記第2給電要求の送信タイミングを決定する
請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 前記送信部は、前記蓄電装置の残存電力量が閾値以下となった場合に前記第2給電要求を送信し、
前記制御部は、前記閾値を変更することにより、前記第2給電要求の前記送信タイミングを決定する
請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 前記制御部は、前記送信タイミングとして、前記第2給電要求を送信する時刻または期間を決定し、
前記送信部は、前記決定した時刻または期間内に前記第2給電要求を送信する
請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 前記第1給電要求および前記第2給電要求の少なくとも一方は、無線信号の送信時間長、無線信号の送信回数、無線信号の送信電力の少なくとも1つを含む
請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 前記蓄電装置をさらに備えた
請求項1乃至請求項12のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 前記蓄電装置は、蓄電池またはキャパシタである
請求項1乃至請求項13のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 少なくとも一本のアンテナを備えた
請求項1乃至請求項14のいずれか一項に記載の無線通信装置。 - 第1給電要求を送信し、
前記第1給電要求に応じた第1無線信号を受信し、
前記第1無線信号に基づく電力を蓄電装置に充電し、
前記第1無線信号の前記受信履歴に基づき、第2給電要求の送信タイミングを決定する
無線通信方法。
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