JP4198293B2 - 無線アクセスシステム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線基地局と、該無線基地局と無線により情報の送受信を行う無線移動端末局とからなる無線アクセスシステムに関するものであり、特に無線端末局におけるバッテリーセービングのためのスリープフレーム情報の処理方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、パソコンなどの機器端末が普及し、会社などにおいてLANが構築され、パソコン間でのデータの交換、プリンターなどの機器の共有利用、外部ネットワークへのアクセスが行われている。
【０００３】
LANなどのネットワーク化において、サーバー、パソコン、その他機器間の接続は有線による接続が行われている。パソコン配置の移動など、レイアウト変更の度に再配線の作業を行わなければならないことになる。移動性の高いノートパソコンにおいてもこのことは同様であり、既存のLANに接続して使用する場合、配線接続口のある場所でしか使えない状況になっている。
【０００４】
ネットワークなどへの無線接続としては、移動電話、PHSを介して行う方法が普及している。これにより、前記無線網のエリア内であれば、移動中でもネットにアクセスすることが可能となっている。
前記携帯電話、PHSによる無線接続による伝送容量は現状最大64[kbps]である。このため、インターネットメールの送受信、比較的データ容量の少ないホームページへのアクセスにおいては、快適に使用できるが、今後、コンテンツとしての利用が増大すると考えられている動画像など、大容量のデータへのアクセスには適しているとは言いがたい。
このため、より大容量のデータアクセスが可能な無線アクセスシステムが要求されており、IEEE802.11（米国）、ATMフォーラム（米国）、ETSI−BRAN（欧州）、MMAC（日本）などにおいて検討されている。
【０００５】
MMACにおいて検討されている無線アクセスシステムについて観ると、5[GHz]、25[GHz]の周波数帯を利用して、屋外20[Mbps]以上（１ユーザー最大10[Mbps]）、屋内156[Mbps]の情報伝送速度を目標としている。このうち、5[GHz]帯では、無線方式としてはOFDM方式を利用し、20[Mbps]以上の伝送速度を目標としている。以後、MMACの5[GHz]帯について説明する。
【０００６】
無線基地局（以後、AP）、無線移動端末局（以後、MT）間のデータの送受信は、2[ms]のMAC(Media Access Control)フレーム単位に行う。1MACフレームは、６つの物理チャネル（BCH、FCH、ACH、SCH、LCH、RCH）によって構成される。BCHは、MACフレームの帰属するAPのIDなどの情報を有するチャネルである。FCHは、FCH以後続くMACフレームの構造を記述しているチャネルである。ACHは、RCHに対するACK情報を記載したチャネルである。SCHは、BCH、FCH、ACH、RCH以外のデータ送信用のチャネルで、短いサイズ用のチャネルである。LCHは、BCH、FCH、ACH、RCH以外のデータ送信用のチャネルで、長いサイズ用のチャネルである。RCHは、ランダムアクセス用のチャネルである。1MACフレームは、BCH、FCH、ACH、APからMTへのデータ送信であり、SCHとLCHとから構成されるDown-Link、MTからAPへのデータ送信であり、SCHとLCHとから構成されるUp-Link、RCHで構成される（図２）。APと個々のMTとのデータ送受信における帯域割当ては、FCHに記載されており、個々のMTは、FCHに基づいて、データの送受信を行う。
【０００７】
図３、図４を用いて、AP、MTにおける送受信動作を説明する。
イーサネット網8から送信を要するデータが受信した場合、CL部(コンバージエンスレーヤーデータ変換部)5においてデータのフォーマット変換を行い、送信バッファ1に蓄積する。DLC部(データリンクコントロール部)2において選択再送処理（Selective Repeat ARQ）用にシーケンス番号を付加し、スケジューリングデータバッファ部9に記載されている符号化モードに応じた符号化処理を送信PHY部3で施し、RF部7、アンテナ部4を介して送出する。アンテナ部4、RF部7を介して、受信した符号化データをスケジューリングデータバッファ部9に記載されている符号化モードに応じた復号処理を受信PHY部12で施し、受信DLC部10において、エラーなしのデータを受信バッファ部13に蓄積し、ACK／NAK情報の送信要求をMAC部(メディアアクセスコントロール部)15にする。受信バッファ部13に蓄積されているデータは、CL部5でフォーマット変換し、イーサネット網8に送出される。
【０００８】
MT202では、MT202からのデータ送信用の帯域割当て要求をAP201に上げる。AP201では、自AP201から個々のMTへのデータ送信に必要な帯域と、個々のMTから帯域割当て要求から、1MACフレーム毎の帯域の割当てをスケジューリング部14で行い、前記スケジューリング部14によるスケジュールに基づく情報を、スケジューリングデータバッファ部9に記載するとともに、FCHを用いて、MTに送出する。MT202は、受信したFCHに記載されているスケジューリング情報のうち、自MTに関係する情報をスケジューリングデータバッファ部9に記載する。AP、MTは送受信における送信・受信タイミング、PHY部3、12 における符号化モードを前記スケジューリングデータバッファ部9に記載したスケジューリング情報に基づいて行う。
【０００９】
【発明の解決しようとする課題】
無線移動端末局（MT）では、移動端末ということから、装置の小型・軽量化、および使用時間の長時間化が要求される。通常、パソコンからのイーサネットなどネットワークへのアクセスは、常時、データが流れているのではなく、アクセスした時に局所的に膨大なデータ量が流れている。このため、パソコンの使用時間に対して、ネットワークへのアクセス時間は小さい。このことから、前記ネットワークアクセスを行っていない状態（以後、待機状態）においてMTの消費電力の低減を図ることは、MTの使用時間の長時間化につながるものである。
【００１０】
通常、MTとAPとの間で通信中は、必要な回路の電圧を供給している。これに対して、待機状態時における消費電力の低減処理（以後 バッテリーセービング）時は、不必要な回路への電力の供給を停止し（スリープ状態）、AP間と取り決めた周期でAPからのアクセス要求があるかを確認する時（スリープ解除チェック処理）のみ電圧を供給する。これにより、待機状態時における電力の消費を低減するようにしている。
【００１１】
図５を用いて、バッテリーセービングにおける情報の処理を説明する。
待機状態が継続し、スリープ状態へ移行と判断した場合、MAC部6は、スリープ要求、および要求スリープフレーム数を送信PHY部3を介してAPへ送出する。APからの許可スリープフレーム数と、同期調整用のフレーム数を含むスリープの許可信号を受信すると、MAC部は、スリープタイマー部106に同期調整用のフレーム数＋１を設定し、一旦スリープ状態に入る。前記スリープタイマー部106は、設定されたフレーム数後にスリープ動作処理部103に処理の要求を入れる。スリープ動作処理部103は、スリープ解除チェック処理を開始し、MAC部6からBCHの受信を送受信スケジュールデータバッファ部9に設定する。フレーム先頭を検出すると、RF部7で受信した信号を受信PHY部12にて復号し、受信した信号がBCHの場合、前記BCHをBCH受信バッファ部102に送る。FCH受信判定部101において前記BCH受信バッファ部102のBCHに記載しているスリープ中のMTへの帯域割当ての有無フラグを確認し、前記フラグがオン（割当てあり）の場合、FCH受信要求をMAC部6に送る。MAC部6は、FCHの受信を送受信スケジュールデータバッファ部9に設定する。FCHを受信した場合、受信したFCHをFCH受信バッファ部105に送り、受信データ判定部104において、自MTに関連する帯域割当ての有無を判定する。前記受信データ判定部104は、判定結果をスリープ動作処理部103に送り、前記スリープ動作処理部103は、スリープ解除要求をMAC部6に送り、スリープ解除する。前記受信データ判定部104にて割当てなしと判定した場合、ないし前記FCH受信判定部101にて割当てなしと判定した場合、MAC部6はスリープ処理の継続を行い、スリープタイマー部107に前記許可スリープフレーム数を設定し、スリープ状態に入る。なお、MTからのスリープ解除時、つまりMTからAPへ送出する情報がある場合、MAC部6はスリープを解除し、情報送信のための帯域割当て要求をRCHを用いてAPに送出し、APは前記帯域割当て要求を受けて、前記MTのスリープ解除を認知する。
【００１２】
スリープ状態に入るまでの情報処理の流れを図６に示す。
待機状態にあるMTは、APに対してスリープ要求を上げる（S101）。この時、MTから要求するスリープフレーム数を同時に上げる。前記要求スリープフレーム数とAPが全MTへ対して送出するブロードキャストデータの送出フレーム周期を比較し、前記スリープを要求してきているMTに対して許可するスリープフレーム数を算出する（S102）。また、前記MTがAPから送出するブロードキャストデータを受信可能とするために、ブロードキャストフレーム周期にスリープ解除チャック処理が同期するように同期調整用のフレーム数を算出する（S103）。APから前記許可スリープフレーム数と前記同期調整用のフレーム数を前記MTに対して送出する（S104）。MTは前記同期調整用のフレーム数だけ一旦スリープ状態に入り、次のフレームでスリープ解除チェック処理を行う（S106）。ここで、自MTに関連する帯域割当てがない場合、前記許可スリープフレーム数後のスリープ解除チェック処理までスリープ状態に入る（S106〜S108）。スリープ解除チェック処理において、自MTに関連する帯域割当てがあった場合、MTはスリープを解除し、通常動作に戻る。
【００１３】
更にスリープ状態からスリープ解除における流れを図７に示す。
スリープ解除チェックフレームの場合、MTは、MACフレーム始めのBCHに記載されているスリープ中のMTに対する帯域割当ての有無を示すフラグをチェックする（S201〜S203）。前記フラグがオン（帯域割当て有り）の場合、次にMACフレーム上BCHに続くFCHを解読し、自MTに関連する帯域割当てがあるかを判定する。FCHにブロードキャストの帯域割当てがある場合（S206）、MTはFCHの後に続くDown-Linkからブロードキャストのデータを受信する（S211）。また、その他自MTが送受信すべき帯域割当てがある場合（S207）、これに従い送受信処理を行う（S211）。自MTに関連する帯域割当てがある場合、MTはスリープの解除を行う。一方、前記BCHにおけるフラグがOFF（帯域割当てなし）の場合、ないしFCHにおいて自MTに関連する帯域割当てがない場合、MTはスリープ状態に戻る（S204）。これにより、待機状態における無駄な電力の消費を低減し、結果的に使用時間の長時間化を図ることが可能となっている。
【００１４】
前記バッテリーセービングにおいては、ブロードキャストのデータ受信要求があった場合において、スリープの解除が働くことになる。これにより、APからブロードキャストのデータ送出が生じ、APが一時的にブロードキャストフレーム周期を短くした場合においても、容易にMTは追従して受信することが可能となっている。
【００１５】
しかしながら、ブロードキャストのデータ受信終了後、待機状態にあるMTは、スリープへの移行判定までの時間、およびスリープ状態への完了までの間、電力供給を継続することになる。
また、APからのブロードキャストのデータが1MACフレームに納まる場合においても、同様にMTはスリープ状態を一旦解除するため、再度スリープ状態に入るまでの時間分の電力を消費することになるという問題を含んでいる。
【００１６】
図８を用いて説明する。図８において、上からフレームと時間を、フレームの概略構成、AP−MT間の信号方向、MTの電力供給／停止を示しており、一番上のフレームは、縦線によりフレームの区切りを示しており、各々のフレーム番号をｆ、ｆ＋１、ｆ＋２として表記している。また、ta、tbは時間を表している。
【００１７】
フレームｆ＋１がスリープ解除チェックフレームとし、フレームｆ＋１ではAPがブロードキャストのデータを送出しており、その他MTへの帯域割当てがない場合における、スリープ中のMTの消費電力の供給／停止状況を示している。
【００１８】
フレームｆ＋１に対してスリープ解除チェックするためスリープ中のMTは時間taで電力供給し、フレームｆ＋１のBCH受信に備える。APからのBCHを受信（[1]）し、BCH内にスリープ中のMTに対して帯域割当ての有無を示すフラグをチェックし、前記フラグがオン（帯域割当てあり）の場合、次のFCHを受信する（[2]）。FCHに記載されているブロードキャストの帯域割当て情報に従い、ブロードキャストのデータを受信する（[3]）。受信完了後、MTはスリープを解除しており、フレームｆ＋４でスリープ要求をAPへ送出し（[10]）、フレームｆ＋５にてAPからのスリープ許可を得て（[13]）、時間tbにて再びMTは電力供給を停止し、スリープ状態に戻る。
【００１９】
以上、フレームｆ＋２からフレームｆ＋５までのスリープ許可を得るまでの間、MTは送受信データがない状態で起動しつづけていることになり、無駄な電力消費をしていることになる。
【００２０】
本発明の目的は、上記の無駄な電力消費を減少させるためのスリープフレーム情報の処理方式を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、無線基地局と、該無線基地局と無線により情報の送受信を行う複数の無線端末局とから成る無線アクセスシステムにおいて、上記無線端末局は待機状態時における低消費電力時の電力制御を行うスリープ処理部を有し、上記スリープ処理部は、上記無線基地局から送信されるブロードキャストのデータの帯域割当ての有無の判定を行う第１の受信データ判定部と、上記ブロードキャストの受信データ以外に自己の無線端末局へのデータの帯域割当ての有無を判定する第２の受信データ判定部と、を備え、上記第１の受信データ判定部が、ブロードキャストの帯域割当てがあると判定した場合、ブロードキャストのデータの受信を予約し、かつ上記第２の受信データ判定部が、ブロードキャストを除く自局に対する帯域割当てがあると判定した場合は、データの送受信予約を行ってスリープ解除動作を行い、受信予約されているデータの送受信を行い、上記第２の受信データ判定部の帯域割当てがないと判定した場合は受信予約されているデータの送受信を行うと共にスリープ状態に戻るように構成したことを要旨とする。
【００２２】
かかる構成とすることにより、スリープ解除チェック時、ブロードキャストのデータのみが割当てられている場合、MTはスリープ状態を継続したまま、ブロードキャストのデータを受信することが可能となる。
【００２３】
本発明の無線アクセスシステムにおいて、前記無線基地局は、ブロードキャストフレーム周期を変更する際、変更後のブロードキャストフレーム周期のみを送出し、前記無線端末局のスリープ処理部は、更に、要求スリープフレーム情報を記憶する要求スリープフレーム情報記憶部と、上記変更後のブロードキャストフレーム周期と前記要求スリープフレーム情報記憶部に記憶されている要求スリープフレーム情報とからスリープフレーム情報を算出するスリープフレーム演算部と、を有する様に構成してもよい。このように構成すれば、ブロードキャストフレーム周期の変更時において、APからブロードキャストの制御情報として変更フレーム周期をMTに送出し、AP、および各MTにおいて、各MTの要求スリープフレームとブロードキャストフレーム周期から変更後のスリープフレーム数を算出することにより、各MTがスリープ状態を継続したまま、スリープフレーム数を更新することが可能となる。
【００２４】
上述したように本発明の構成によれば、スリープ状態の解除を行うことなく、ブロードキャストのデータを受信しつつけることが可能となり、スリープ状態の解除に伴い、再スリープ要求までに生じる不用意な電力消費を防ぐことが可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の図示する実施例に基づいて説明する。尚、図５と同一の構成を示す箇所は同一の符号を用いている。
【００２６】
図１は、本発明の一実施例である無線端末局のスリープ処理部に関する基本的な構成図である。
MTが状態をスリープ状態へ移行と判断した場合、MAC部6は、スリープ要求、および要求スリープフレーム数を送信PHY部3を介してAPへ送出する。MTにおいて、APからの許可スリープフレーム数と同期調整用のフレーム数を含むスリープの許可信号を受信すると、MAC部6は、スリープタイマー部106に同期調整用のフレーム数＋１を設定し、一旦スリープ状態に入る。前記スリープタイマー部106は、設定されたフレーム数後にスリープ動作処理部103に処理の要求を入れる。スリープ動作処理部103は、スリープ解除チェック処理を開始し、MAC部6からBCHの受信を送受信スケジュールデータバッファ部9に設定する。フレーム先頭を検出すると、RF部7で受信した信号を受信PHY部12にて復号し、受信した信号がBCHの場合、前記BCHをBCH受信バッファ部102に送る。FCH受信判定部101において前記BCH受信バッファ部102のBCHに記載しているスリープ中のMTへの帯域割当ての有無フラグを確認し、前期フラグがオン（割当てあり）の場合、FCH受信要求をMAC部6に送る。MAC部6は、FCHの受信を送受信スケジュールデータバッファ部9に設定する。FCHを受信した場合、受信したFCHをFCH受信バッファ部105に送り、受信データ判定部113において、自MTに関連する帯域割当ての有無を判定し、帯域割当てがある場合、MAC部6を介して前記帯域割当てに対応する送受信スケジュールを前記送受信スケジュールデータバッファ部9に設定する。前記受信データ判定部113は、ブロードキャストの情報に対する帯域割当ての有無を判定する第１の受信データ判定部111と、ブロードキャストを除く自MTに関連する情報に対する帯域割当ての有無を判定する第２の受信データ判定部112とからなり、前記第２の受信データ判定部112における帯域割当ての有無の判定は、スリープ動作処理部103に送られる。前記第２の受信データ判定部112において帯域割当てありと判定した場合、前記スリープ同期処理部103は、スリープ解除要求をMAC部6に送り、スリープ動作を終了する。一方、帯域割当てがない場合、スリープ動作処理部103は、前記送受信スケジュールデータバッファ部9に設定されているスケジュールの終了を見て、スリープ状態に戻る。この際、前記許可スリープフレーム数を前記スリープタイマー部106に設定する。
【００２７】
ブロードキャストで、ブロードキャストフレーム周期の変更に関する情報を受信した場合、スリープ動作処理部103は、前記変更情報をスリープフレーム演算部114に送る。前記スリープフレーム演算部114は、前記更新情報と要求スリープフレーム情報記憶部115に記憶している自MTの要求スリープフレーム情報から、スリープフレーム情報を算出し、これは新しいスリープフレーム情報として、前記スリープタイマー部106に設定する。これにより、ブロードキャストフレーム周期を変更する場合に、スリープ状態にある個々のMTに対して、スリープフレーム情報を送る必要がなくなる。同時に個々のMTは、スリープ解除することなくスリープフレーム数の変更を行うことが可能となる。
【００２８】
この場合、即ち、APはブロードキャストフレーム周期を変更する際、変更後のブロードキャストフレーム周期のみを送出すればよい。MTはこれを前記変更情報として処理する。
【００２９】
図９は、本発明の一実施例であるスリープ部における動作を説明するフローチャートである。
スリープ解除チェックフレームの場合、MTは、MACフレーム始めのBCHにスリープ中のMTに対して帯域割当ての有無を示すフラグをチェックする（S301〜S303）。前記フラグがオン（帯域割当て有り）の場合、次にMACフレーム上BCHに続くFCHを解読し、ブロードキャストの帯域割当てがあるか判定し、帯域割当てがある場合、FCHの後に続くブロードキャストのデータの受信を予約する（S307〜S308）。同様にブロードキャスト除いて自MTに関連する帯域割当てがあるかを判定し、帯域割当てがある場合は、同様に送受信予約を行う（S309〜S310）。前記ブロードキャストを除く自MTに関する帯域割当てがある場合は、スリープ解除動作を行い、受信予約されているデータの送受信を行い（S311〜S312）、帯域割当てがない場合は、受信予約されているデータの送受信を行い、スリープ状態に戻る（S304〜S306）。
【００３０】
図１０は、本発明の一実施例であるスリープ部におけるMT消費電力の供給／停止状態を説明する図である。図１０において、上からフレームと時間を、フレームの概略構成、AP−MT間の信号方向、MTの電力供給／停止を示しており、一番上のフレームは、縦線によりフレームの区切りを示しており、各々のフレーム番号をｆ、ｆ＋１、ｆ＋２として表記している。また、ta、tbは時間を表している。
【００３１】
フレームｆ＋１がスリープ解除チェックフレームとし、フレームｆ＋１ではAPがブロードキャストのデータを送出しており、その他MTへの帯域割当てがない場合における、スリープ中のMTの消費電力の供給／停止状況を示している。
【００３２】
フレームｆ＋１に対してスリープ解除チェックするためスリープ中のMTは時間taで電力供給し、フレームｆ＋１のBCH受信に備える。APからのBCHを受信(［1］）し、BCH内にスリープ中のMTに対して帯域割当ての有無を示すフラグをチェックし、前記フラグがオン（帯域割当てあり）の場合、次のFCHを受信する（[2]）。FCHに記載されているブロードキャストの帯域割当て情報に従い、ブロードキャストのデータを受信する（[3]）。受信完了後、時間tbにて再びMTは電力供給を停止し、スリープ状態に戻る。
【００３３】
以上、スリープ中のMTは、スリープ解除チェックの際に、ブロードキャストの帯域割当てのみがある場合は、前記割当てに従いデータの受信を行った後、即座にスリープ状態に戻るため、無駄な電力消費をすることがなくなり、結果的に使用時間の長時間化を図ることが可能となっている。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の無線アクセスシステムを用いれば、スリープ状態時のブロードキャストのデータ受信において、スリープ解除することなく受信することが可能となり、スリープ解除した場合における再スリープまでに要する無駄な電力消費分を低減することが可能となる。
【００３５】
また、APから送出するブロードキャストのデータが局所的に増大し、ブロードキャストフレーム周期を変更する場合においても、同様にスリープ解除することなく、継続的にブロードキャストのデータを受信することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるMTのスリープ処理部に関する基本的な構成図。
【図２】 MMACのフレーム構造図。
【図３】無線基地局（AP）の構成の概略図。
【図４】無線移動端末局（MT）の構成の概略図。
【図５】従来のスリープ処理部の基本構成図。
【図６】従来のスリープ部における動作を説明するフローチャート。
【図７】従来のスリープ部における動作を説明するフローチャート。
【図８】従来のスリープ部におけるＭＴ消費電圧の供給／停止状態を説明する図。
【図９】本発明の一実施例であるスリープ部における動作を説明するフローチャート。
【図１０】本発明の一実施例であるスリープ部におけるＭＴ消費電力の供給／停止状態を説明する図。
【符号の説明】
１：送信バッファ部
２：送信DLC部
３：送信PHY部
４：アンテナ
５：CL部
６：MAC部
７：RF部
８：イーサネット
９：送受信スケジュールデータバッファ部
１０：受信DLC部
１１：スリープ処理部
１２：受信PHY部
１３：受信バッファ部
１４：スケジューリング部
１５：MAC部
１０１：FCH受信判定部
１０２：BCH受信バッファ部
１０３：スリープ動作処理部
１０４：受信データ判定部
１０５：FCH受信バッファ部
１０６：スリープタイマー部
１１１：第１の受信データ判定部
１１２：第２の受信データ判定部
１１３：受信データ判定部
１１４：スリープフレーム演算部
１１５：要求スリープフレーム情報記憶部
２０１：AP
２０２：MT
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線基地局と、該無線基地局と無線により情報の送受信を行う無線移動端末局とからなる無線アクセスシステムに関するものであり、特に無線端末局におけるバッテリーセービングのためのスリープフレーム情報の処理方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、パソコンなどの機器端末が普及し、会社などにおいてLANが構築され、パソコン間でのデータの交換、プリンターなどの機器の共有利用、外部ネットワークへのアクセスが行われている。
【０００３】
LANなどのネットワーク化において、サーバー、パソコン、その他機器間の接続は有線による接続が行われている。パソコン配置の移動など、レイアウト変更の度に再配線の作業を行わなければならないことになる。移動性の高いノートパソコンにおいてもこのことは同様であり、既存のLANに接続して使用する場合、配線接続口のある場所でしか使えない状況になっている。
【０００４】
ネットワークなどへの無線接続としては、移動電話、PHSを介して行う方法が普及している。これにより、前記無線網のエリア内であれば、移動中でもネットにアクセスすることが可能となっている。
前記携帯電話、PHSによる無線接続による伝送容量は現状最大64[kbps]である。このため、インターネットメールの送受信、比較的データ容量の少ないホームページへのアクセスにおいては、快適に使用できるが、今後、コンテンツとしての利用が増大すると考えられている動画像など、大容量のデータへのアクセスには適しているとは言いがたい。
このため、より大容量のデータアクセスが可能な無線アクセスシステムが要求されており、IEEE802.11（米国）、ATMフォーラム（米国）、ETSI−BRAN（欧州）、MMAC（日本）などにおいて検討されている。
【０００５】
MMACにおいて検討されている無線アクセスシステムについて観ると、5[GHz]、25[GHz]の周波数帯を利用して、屋外20[Mbps]以上（１ユーザー最大10[Mbps]）、屋内156[Mbps]の情報伝送速度を目標としている。このうち、5[GHz]帯では、無線方式としてはOFDM方式を利用し、20[Mbps]以上の伝送速度を目標としている。以後、MMACの5[GHz]帯について説明する。
【０００６】
無線基地局（以後、AP）、無線移動端末局（以後、MT）間のデータの送受信は、2[ms]のMAC(Media Access Control)フレーム単位に行う。1MACフレームは、６つの物理チャネル（BCH、FCH、ACH、SCH、LCH、RCH）によって構成される。BCHは、MACフレームの帰属するAPのIDなどの情報を有するチャネルである。FCHは、FCH以後続くMACフレームの構造を記述しているチャネルである。ACHは、RCHに対するACK情報を記載したチャネルである。SCHは、BCH、FCH、ACH、RCH以外のデータ送信用のチャネルで、短いサイズ用のチャネルである。LCHは、BCH、FCH、ACH、RCH以外のデータ送信用のチャネルで、長いサイズ用のチャネルである。RCHは、ランダムアクセス用のチャネルである。1MACフレームは、BCH、FCH、ACH、APからMTへのデータ送信であり、SCHとLCHとから構成されるDown-Link、MTからAPへのデータ送信であり、SCHとLCHとから構成されるUp-Link、RCHで構成される（図２）。APと個々のMTとのデータ送受信における帯域割当ては、FCHに記載されており、個々のMTは、FCHに基づいて、データの送受信を行う。
【０００７】
図３、図４を用いて、AP、MTにおける送受信動作を説明する。
イーサネット網8から送信を要するデータが受信した場合、CL部(コンバージエンスレーヤーデータ変換部)5においてデータのフォーマット変換を行い、送信バッファ1に蓄積する。DLC部(データリンクコントロール部)2において選択再送処理（Selective Repeat ARQ）用にシーケンス番号を付加し、スケジューリングデータバッファ部9に記載されている符号化モードに応じた符号化処理を送信PHY部3で施し、RF部7、アンテナ部4を介して送出する。アンテナ部4、RF部7を介して、受信した符号化データをスケジューリングデータバッファ部9に記載されている符号化モードに応じた復号処理を受信PHY部12で施し、受信DLC部10において、エラーなしのデータを受信バッファ部13に蓄積し、ACK／NAK情報の送信要求をMAC部(メディアアクセスコントロール部)15にする。受信バッファ部13に蓄積されているデータは、CL部5でフォーマット変換し、イーサネット網8に送出される。
【０００８】
MT202では、MT202からのデータ送信用の帯域割当て要求をAP201に上げる。AP201では、自AP201から個々のMTへのデータ送信に必要な帯域と、個々のMTから帯域割当て要求から、1MACフレーム毎の帯域の割当てをスケジューリング部14で行い、前記スケジューリング部14によるスケジュールに基づく情報を、スケジューリングデータバッファ部9に記載するとともに、FCHを用いて、MTに送出する。MT202は、受信したFCHに記載されているスケジューリング情報のうち、自MTに関係する情報をスケジューリングデータバッファ部9に記載する。AP、MTは送受信における送信・受信タイミング、PHY部3、12 における符号化モードを前記スケジューリングデータバッファ部9に記載したスケジューリング情報に基づいて行う。
【０００９】
【発明の解決しようとする課題】
無線移動端末局（MT）では、移動端末ということから、装置の小型・軽量化、および使用時間の長時間化が要求される。通常、パソコンからのイーサネットなどネットワークへのアクセスは、常時、データが流れているのではなく、アクセスした時に局所的に膨大なデータ量が流れている。このため、パソコンの使用時間に対して、ネットワークへのアクセス時間は小さい。このことから、前記ネットワークアクセスを行っていない状態（以後、待機状態）においてMTの消費電力の低減を図ることは、MTの使用時間の長時間化につながるものである。
【００１０】
通常、MTとAPとの間で通信中は、必要な回路の電圧を供給している。これに対して、待機状態時における消費電力の低減処理（以後 バッテリーセービング）時は、不必要な回路への電力の供給を停止し（スリープ状態）、AP間と取り決めた周期でAPからのアクセス要求があるかを確認する時（スリープ解除チェック処理）のみ電圧を供給する。これにより、待機状態時における電力の消費を低減するようにしている。
【００１１】
図５を用いて、バッテリーセービングにおける情報の処理を説明する。
待機状態が継続し、スリープ状態へ移行と判断した場合、MAC部6は、スリープ要求、および要求スリープフレーム数を送信PHY部3を介してAPへ送出する。APからの許可スリープフレーム数と、同期調整用のフレーム数を含むスリープの許可信号を受信すると、MAC部は、スリープタイマー部106に同期調整用のフレーム数＋１を設定し、一旦スリープ状態に入る。前記スリープタイマー部106は、設定されたフレーム数後にスリープ動作処理部103に処理の要求を入れる。スリープ動作処理部103は、スリープ解除チェック処理を開始し、MAC部6からBCHの受信を送受信スケジュールデータバッファ部9に設定する。フレーム先頭を検出すると、RF部7で受信した信号を受信PHY部12にて復号し、受信した信号がBCHの場合、前記BCHをBCH受信バッファ部102に送る。FCH受信判定部101において前記BCH受信バッファ部102のBCHに記載しているスリープ中のMTへの帯域割当ての有無フラグを確認し、前記フラグがオン（割当てあり）の場合、FCH受信要求をMAC部6に送る。MAC部6は、FCHの受信を送受信スケジュールデータバッファ部9に設定する。FCHを受信した場合、受信したFCHをFCH受信バッファ部105に送り、受信データ判定部104において、自MTに関連する帯域割当ての有無を判定する。前記受信データ判定部104は、判定結果をスリープ動作処理部103に送り、前記スリープ動作処理部103は、スリープ解除要求をMAC部6に送り、スリープ解除する。前記受信データ判定部104にて割当てなしと判定した場合、ないし前記FCH受信判定部101にて割当てなしと判定した場合、MAC部6はスリープ処理の継続を行い、スリープタイマー部107に前記許可スリープフレーム数を設定し、スリープ状態に入る。なお、MTからのスリープ解除時、つまりMTからAPへ送出する情報がある場合、MAC部6はスリープを解除し、情報送信のための帯域割当て要求をRCHを用いてAPに送出し、APは前記帯域割当て要求を受けて、前記MTのスリープ解除を認知する。
【００１２】
スリープ状態に入るまでの情報処理の流れを図６に示す。
待機状態にあるMTは、APに対してスリープ要求を上げる（S101）。この時、MTから要求するスリープフレーム数を同時に上げる。前記要求スリープフレーム数とAPが全MTへ対して送出するブロードキャストデータの送出フレーム周期を比較し、前記スリープを要求してきているMTに対して許可するスリープフレーム数を算出する（S102）。また、前記MTがAPから送出するブロードキャストデータを受信可能とするために、ブロードキャストフレーム周期にスリープ解除チャック処理が同期するように同期調整用のフレーム数を算出する（S103）。APから前記許可スリープフレーム数と前記同期調整用のフレーム数を前記MTに対して送出する（S104）。MTは前記同期調整用のフレーム数だけ一旦スリープ状態に入り、次のフレームでスリープ解除チェック処理を行う（S106）。ここで、自MTに関連する帯域割当てがない場合、前記許可スリープフレーム数後のスリープ解除チェック処理までスリープ状態に入る（S106〜S108）。スリープ解除チェック処理において、自MTに関連する帯域割当てがあった場合、MTはスリープを解除し、通常動作に戻る。
【００１３】
更にスリープ状態からスリープ解除における流れを図７に示す。
スリープ解除チェックフレームの場合、MTは、MACフレーム始めのBCHに記載されているスリープ中のMTに対する帯域割当ての有無を示すフラグをチェックする（S201〜S203）。前記フラグがオン（帯域割当て有り）の場合、次にMACフレーム上BCHに続くFCHを解読し、自MTに関連する帯域割当てがあるかを判定する。FCHにブロードキャストの帯域割当てがある場合（S206）、MTはFCHの後に続くDown-Linkからブロードキャストのデータを受信する（S211）。また、その他自MTが送受信すべき帯域割当てがある場合（S207）、これに従い送受信処理を行う（S211）。自MTに関連する帯域割当てがある場合、MTはスリープの解除を行う。一方、前記BCHにおけるフラグがOFF（帯域割当てなし）の場合、ないしFCHにおいて自MTに関連する帯域割当てがない場合、MTはスリープ状態に戻る（S204）。これにより、待機状態における無駄な電力の消費を低減し、結果的に使用時間の長時間化を図ることが可能となっている。
【００１４】
前記バッテリーセービングにおいては、ブロードキャストのデータ受信要求があった場合において、スリープの解除が働くことになる。これにより、APからブロードキャストのデータ送出が生じ、APが一時的にブロードキャストフレーム周期を短くした場合においても、容易にMTは追従して受信することが可能となっている。
【００１５】
しかしながら、ブロードキャストのデータ受信終了後、待機状態にあるMTは、スリープへの移行判定までの時間、およびスリープ状態への完了までの間、電力供給を継続することになる。
また、APからのブロードキャストのデータが1MACフレームに納まる場合においても、同様にMTはスリープ状態を一旦解除するため、再度スリープ状態に入るまでの時間分の電力を消費することになるという問題を含んでいる。
【００１６】
図８を用いて説明する。図８において、上からフレームと時間を、フレームの概略構成、AP−MT間の信号方向、MTの電力供給／停止を示しており、一番上のフレームは、縦線によりフレームの区切りを示しており、各々のフレーム番号をｆ、ｆ＋１、ｆ＋２として表記している。また、ta、tbは時間を表している。
【００１７】
フレームｆ＋１がスリープ解除チェックフレームとし、フレームｆ＋１ではAPがブロードキャストのデータを送出しており、その他MTへの帯域割当てがない場合における、スリープ中のMTの消費電力の供給／停止状況を示している。
【００１８】
フレームｆ＋１に対してスリープ解除チェックするためスリープ中のMTは時間taで電力供給し、フレームｆ＋１のBCH受信に備える。APからのBCHを受信（[1]）し、BCH内にスリープ中のMTに対して帯域割当ての有無を示すフラグをチェックし、前記フラグがオン（帯域割当てあり）の場合、次のFCHを受信する（[2]）。FCHに記載されているブロードキャストの帯域割当て情報に従い、ブロードキャストのデータを受信する（[3]）。受信完了後、MTはスリープを解除しており、フレームｆ＋４でスリープ要求をAPへ送出し（[10]）、フレームｆ＋５にてAPからのスリープ許可を得て（[13]）、時間tbにて再びMTは電力供給を停止し、スリープ状態に戻る。
【００１９】
以上、フレームｆ＋２からフレームｆ＋５までのスリープ許可を得るまでの間、MTは送受信データがない状態で起動しつづけていることになり、無駄な電力消費をしていることになる。
【００２０】
本発明の目的は、上記の無駄な電力消費を減少させるためのスリープフレーム情報の処理方式を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、無線基地局と、該無線基地局と無線により情報の送受信を行う複数の無線端末局とから成る無線アクセスシステムにおいて、上記無線端末局は待機状態時における低消費電力時の電力制御を行うスリープ処理部を有し、上記スリープ処理部は、上記無線基地局から送信されるブロードキャストのデータの帯域割当ての有無の判定を行う第１の受信データ判定部と、上記ブロードキャストの受信データ以外に自己の無線端末局へのデータの帯域割当ての有無を判定する第２の受信データ判定部と、を備え、上記第１の受信データ判定部が、ブロードキャストの帯域割当てがあると判定した場合、ブロードキャストのデータの受信を予約し、かつ上記第２の受信データ判定部が、ブロードキャストを除く自局に対する帯域割当てがあると判定した場合は、データの送受信予約を行ってスリープ解除動作を行い、受信予約されているデータの送受信を行い、上記第２の受信データ判定部の帯域割当てがないと判定した場合は受信予約されているデータの送受信を行うと共にスリープ状態に戻るように構成したことを要旨とする。
【００２２】
かかる構成とすることにより、スリープ解除チェック時、ブロードキャストのデータのみが割当てられている場合、MTはスリープ状態を継続したまま、ブロードキャストのデータを受信することが可能となる。
【００２３】
本発明の無線アクセスシステムにおいて、前記無線基地局は、ブロードキャストフレーム周期を変更する際、変更後のブロードキャストフレーム周期のみを送出し、前記無線端末局のスリープ処理部は、更に、要求スリープフレーム情報を記憶する要求スリープフレーム情報記憶部と、上記変更後のブロードキャストフレーム周期と前記要求スリープフレーム情報記憶部に記憶されている要求スリープフレーム情報とからスリープフレーム情報を算出するスリープフレーム演算部と、を有する様に構成してもよい。このように構成すれば、ブロードキャストフレーム周期の変更時において、APからブロードキャストの制御情報として変更フレーム周期をMTに送出し、AP、および各MTにおいて、各MTの要求スリープフレームとブロードキャストフレーム周期から変更後のスリープフレーム数を算出することにより、各MTがスリープ状態を継続したまま、スリープフレーム数を更新することが可能となる。
【００２４】
上述したように本発明の構成によれば、スリープ状態の解除を行うことなく、ブロードキャストのデータを受信しつつけることが可能となり、スリープ状態の解除に伴い、再スリープ要求までに生じる不用意な電力消費を防ぐことが可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の図示する実施例に基づいて説明する。尚、図５と同一の構成を示す箇所は同一の符号を用いている。
【００２６】
図１は、本発明の一実施例である無線端末局のスリープ処理部に関する基本的な構成図である。
MTが状態をスリープ状態へ移行と判断した場合、MAC部6は、スリープ要求、および要求スリープフレーム数を送信PHY部3を介してAPへ送出する。MTにおいて、APからの許可スリープフレーム数と同期調整用のフレーム数を含むスリープの許可信号を受信すると、MAC部6は、スリープタイマー部106に同期調整用のフレーム数＋１を設定し、一旦スリープ状態に入る。前記スリープタイマー部106は、設定されたフレーム数後にスリープ動作処理部103に処理の要求を入れる。スリープ動作処理部103は、スリープ解除チェック処理を開始し、MAC部6からBCHの受信を送受信スケジュールデータバッファ部9に設定する。フレーム先頭を検出すると、RF部7で受信した信号を受信PHY部12にて復号し、受信した信号がBCHの場合、前記BCHをBCH受信バッファ部102に送る。FCH受信判定部101において前記BCH受信バッファ部102のBCHに記載しているスリープ中のMTへの帯域割当ての有無フラグを確認し、前期フラグがオン（割当てあり）の場合、FCH受信要求をMAC部6に送る。MAC部6は、FCHの受信を送受信スケジュールデータバッファ部9に設定する。FCHを受信した場合、受信したFCHをFCH受信バッファ部105に送り、受信データ判定部113において、自MTに関連する帯域割当ての有無を判定し、帯域割当てがある場合、MAC部6を介して前記帯域割当てに対応する送受信スケジュールを前記送受信スケジュールデータバッファ部9に設定する。前記受信データ判定部113は、ブロードキャストの情報に対する帯域割当ての有無を判定する第１の受信データ判定部111と、ブロードキャストを除く自MTに関連する情報に対する帯域割当ての有無を判定する第２の受信データ判定部112とからなり、前記第２の受信データ判定部112における帯域割当ての有無の判定は、スリープ動作処理部103に送られる。前記第２の受信データ判定部112において帯域割当てありと判定した場合、前記スリープ同期処理部103は、スリープ解除要求をMAC部6に送り、スリープ動作を終了する。一方、帯域割当てがない場合、スリープ動作処理部103は、前記送受信スケジュールデータバッファ部9に設定されているスケジュールの終了を見て、スリープ状態に戻る。この際、前記許可スリープフレーム数を前記スリープタイマー部106に設定する。
【００２７】
ブロードキャストで、ブロードキャストフレーム周期の変更に関する情報を受信した場合、スリープ動作処理部103は、前記変更情報をスリープフレーム演算部114に送る。前記スリープフレーム演算部114は、前記更新情報と要求スリープフレーム情報記憶部115に記憶している自MTの要求スリープフレーム情報から、スリープフレーム情報を算出し、これは新しいスリープフレーム情報として、前記スリープタイマー部106に設定する。これにより、ブロードキャストフレーム周期を変更する場合に、スリープ状態にある個々のMTに対して、スリープフレーム情報を送る必要がなくなる。同時に個々のMTは、スリープ解除することなくスリープフレーム数の変更を行うことが可能となる。
【００２８】
この場合、即ち、APはブロードキャストフレーム周期を変更する際、変更後のブロードキャストフレーム周期のみを送出すればよい。MTはこれを前記変更情報として処理する。
【００２９】
図９は、本発明の一実施例であるスリープ部における動作を説明するフローチャートである。
スリープ解除チェックフレームの場合、MTは、MACフレーム始めのBCHにスリープ中のMTに対して帯域割当ての有無を示すフラグをチェックする（S301〜S303）。前記フラグがオン（帯域割当て有り）の場合、次にMACフレーム上BCHに続くFCHを解読し、ブロードキャストの帯域割当てがあるか判定し、帯域割当てがある場合、FCHの後に続くブロードキャストのデータの受信を予約する（S307〜S308）。同様にブロードキャスト除いて自MTに関連する帯域割当てがあるかを判定し、帯域割当てがある場合は、同様に送受信予約を行う（S309〜S310）。前記ブロードキャストを除く自MTに関する帯域割当てがある場合は、スリープ解除動作を行い、受信予約されているデータの送受信を行い（S311〜S312）、帯域割当てがない場合は、受信予約されているデータの送受信を行い、スリープ状態に戻る（S304〜S306）。
【００３０】
図１０は、本発明の一実施例であるスリープ部におけるMT消費電力の供給／停止状態を説明する図である。図１０において、上からフレームと時間を、フレームの概略構成、AP−MT間の信号方向、MTの電力供給／停止を示しており、一番上のフレームは、縦線によりフレームの区切りを示しており、各々のフレーム番号をｆ、ｆ＋１、ｆ＋２として表記している。また、ta、tbは時間を表している。
【００３１】
フレームｆ＋１がスリープ解除チェックフレームとし、フレームｆ＋１ではAPがブロードキャストのデータを送出しており、その他MTへの帯域割当てがない場合における、スリープ中のMTの消費電力の供給／停止状況を示している。
【００３２】
フレームｆ＋１に対してスリープ解除チェックするためスリープ中のMTは時間taで電力供給し、フレームｆ＋１のBCH受信に備える。APからのBCHを受信(［1］）し、BCH内にスリープ中のMTに対して帯域割当ての有無を示すフラグをチェックし、前記フラグがオン（帯域割当てあり）の場合、次のFCHを受信する（[2]）。FCHに記載されているブロードキャストの帯域割当て情報に従い、ブロードキャストのデータを受信する（[3]）。受信完了後、時間tbにて再びMTは電力供給を停止し、スリープ状態に戻る。
【００３３】
以上、スリープ中のMTは、スリープ解除チェックの際に、ブロードキャストの帯域割当てのみがある場合は、前記割当てに従いデータの受信を行った後、即座にスリープ状態に戻るため、無駄な電力消費をすることがなくなり、結果的に使用時間の長時間化を図ることが可能となっている。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の無線アクセスシステムを用いれば、スリープ状態時のブロードキャストのデータ受信において、スリープ解除することなく受信することが可能となり、スリープ解除した場合における再スリープまでに要する無駄な電力消費分を低減することが可能となる。
【００３５】
また、APから送出するブロードキャストのデータが局所的に増大し、ブロードキャストフレーム周期を変更する場合においても、同様にスリープ解除することなく、継続的にブロードキャストのデータを受信することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるMTのスリープ処理部に関する基本的な構成図。
【図２】 MMACのフレーム構造図。
【図３】無線基地局（AP）の構成の概略図。
【図４】無線移動端末局（MT）の構成の概略図。
【図５】従来のスリープ処理部の基本構成図。
【図６】従来のスリープ部における動作を説明するフローチャート。
【図７】従来のスリープ部における動作を説明するフローチャート。
【図８】従来のスリープ部におけるＭＴ消費電圧の供給／停止状態を説明する図。
【図９】本発明の一実施例であるスリープ部における動作を説明するフローチャート。
【図１０】本発明の一実施例であるスリープ部におけるＭＴ消費電力の供給／停止状態を説明する図。
【符号の説明】
１：送信バッファ部
２：送信DLC部
３：送信PHY部
４：アンテナ
５：CL部
６：MAC部
７：RF部
８：イーサネット
９：送受信スケジュールデータバッファ部
１０：受信DLC部
１１：スリープ処理部
１２：受信PHY部
１３：受信バッファ部
１４：スケジューリング部
１５：MAC部
１０１：FCH受信判定部
１０２：BCH受信バッファ部
１０３：スリープ動作処理部
１０４：受信データ判定部
１０５：FCH受信バッファ部
１０６：スリープタイマー部
１１１：第１の受信データ判定部
１１２：第２の受信データ判定部
１１３：受信データ判定部
１１４：スリープフレーム演算部
１１５：要求スリープフレーム情報記憶部
２０１：AP
２０２：MT
Claims (1)
- 無線基地局と、該無線基地局と無線により情報の送受信を行う複数の無線端末局とから成る無線アクセスシステムにおいて、
前記無線端末局は待機状態時における低消費電力時の電力制御を行うスリープ処理部を有し、
前記スリープ処理部は、前記無線基地局から送信されるブロードキャストのデータの帯域割当ての有無の判定を行う第１の受信データ判定部と、前記ブロードキャストの受信データ以外に自己の無線端末局へのデータの帯域割当ての有無を判定する第２の受信データ判定部と、を備え、
前記第１の受信データ判定部が、ブロードキャストの帯域割当てがあると判定した場合、ブロードキャストのデータの受信を予約し、かつ前記第２の受信データ判定部が、ブロードキャストを除く自局に対する帯域割当てがあると判定した場合は、データの送受信予約を行ってスリープ解除動作を行い、受信予約されているデータの送受信を行い、前記第２の受信データ判定部の帯域割当てがないと判定した場合は受信予約されているデータの送受信を行うと共にスリープ状態に戻るように構成し、
前記無線基地局は、ブロードキャストフレーム周期を変更する際、変更後のブロードキャストフレーム周期のみを送出し、
前記無線端末局のスリープ処理部は、更に、要求スリープフレーム情報を記憶する要求スリープフレーム情報記憶部と、前記変更後のブロードキャストフレーム周期と前記要求スリープフレーム情報記憶部に記憶されている要求スリープフレーム情報とからスリープフレーム情報を算出するスリープフレーム演算部と、を有する、
ことを特徴とする無線アクセスシステム。
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