JP4215926B2 - 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端末局とからなる無線アクセスシステムに係わり、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処理部の改良に関する。
【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。このため、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、移動中でもネットワーク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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
無線基地局（以後、ＡＰ）、無線端末局（以後、ＭＴ）間のデータの送受信は、２[ms]のＭＡＣ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、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り、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り、ＡＣＨはＲＣＨに対するＡＣＫ情報を記載したチャネルであり、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り、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り、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。
【０００８】
ＢＣＨの送出時は、ＢＣＨの先頭に既知信号であるプリアンブルＡフィールド、Ｂフィールド、Ｃフィールドの３つの信号が付加された形で送出される（図３）。プリアンブルＡフィールド、Ｂフィールドの順序の信号は、フレーム先頭のＢＣＨの先頭にのみ付加される。このため、受信側は、前記プリアンブルＡフィールド、Ｂフィールドを検出することにより、ＭＡＣフレームの先頭を検知することが可能となる。
【０００９】
図４、図５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。
【００１０】
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。
【００１１】
【発明の解決しようとする課題】
無線端末局（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短い。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。
【００１２】
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（スリープフレーム数）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。
【００１３】
図６を用いて、バッテリーセービングにおける処理を説明する。
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６は、同期調整用のフレーム数に応じた値をタイマーカウント演算部107に設定し、前記タイマーカウント演算部107で前記設定されたフレーム数から、使用する動作クロックとタイマーカウントを算出し、スリープタイマー部106に設定し、一旦スリープ状態に入る。前記スリープタイマー部106は、設定された動作クロックで動作し、設定されたタイマーカウント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、フレーム同期検出部109で、フレーム先頭に位置するプリアンブルＡフィールド、Ｂフィールドをもとにフレームの先頭を探索する。前記フレーム同期検出部109でフレーム先頭を検出すると、後に続いて受信されるＢＣＨのデータを復号処理部108で復号する。前記ＢＣＨはＢＣＨ受信バッファ部102に送られ、ＢＣＨデータ解析部101にて、ＢＣＨに記載されているＡＰの識別子、フレーム番号から、受信目的とするＡＰの目的とするフレームであるかを判定し、一致しない場合、前記フレーム同期検出部109でフレーム先頭の検出を継続する。一致した場合、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ＢＣＨデータ解析部101にて割当てなしと判定した場合、スリープ動作処理部103はスリープ処理の継続を行い、タイマーカウント演算部107に前記許可スリープフレーム数を設定し、前記タイマーカウント演算部107の算出結果に基づき、スリープタイマー部106が起動して、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。
【００１４】
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。さらに、スリープ状態、フレーム同期検出時、ＢＣＨのデータ解析処理時などの処理状態に応じて、電力供給、クロック供給する回路を最小限にすることにより、全体としての消費電力を低減することが可能となる。
【００１５】
１つのキャリア周波数は複数のＡＰによって共有利用することが可能であり、複数のＡＰは、１つのキャリア周波数を時分割的に利用する。１つのＡＰは、先にキャリア周波数を利用していた前ＡＰのフレーム開始から自ＡＰのフレーム開始までの時間（前ＡＰ占有時間）と、自ＡＰのフレーム開始から次ＡＰのフレーム開始までの時間（自ＡＰ占有時間）とを比較し、基本的に、前ＡＰ占有時間＞自ＡＰ占有時間の場合、自ＡＰの次のフレーム開始時間を微量時間早くし、前ＡＰ占有時間＜自ＡＰ占有時間の場合、自ＡＰの次のフレーム開始時間を微量時間遅くする。個々のＡＰが前記次フレームの開始時間の微調整を行うことにより、個々のＡＰが使用可能な占有時間が等しくなるように調整する（ＡＰ干渉回避）。
【００１６】
図７は、ＡＰ干渉回避の基本的な動作を説明するための図であり、（１）はＡＰがＡＰａの１つのみの場合、（２）は１つのＡＰａ’が存在するキャリア周波数に他のＡＰｂが新たに入ってきた場合を示している。横軸は時間であり、網掛けの四角は、各々ＡＰのＢＣＨを、空白の四角は、ＢＣＨ以外の送受信チャネルを示している。Ｌmacは１ＭＡＣフレームの基本的なフレーム周期時間、αはＡＰ干渉回避に伴う微調整用の時間、Ｔｎ（ｆ）は、ＡＰｎのフレームｆにおけるフレーム開始時間、Ｌｎ（ｆ）は、ＡＰｎのフレームｆにおける占有時間である。図７を用いて説明する。
【００１７】
図７（１）では、ＡＰａのみが存在する場合であり、Ｌmac時間周期にフレームが開始する。図７（２）では、ＡＰｂはＡＰａ’の送受信を妨害しないようにＴｂ（ｆ）にＢＣＨ送出する。ＡＰａ’は、Ｌａ’（ｆ）とＬｂ（ｆ）との比較し（Ｌａ’（ｆ）＞Ｌｂ（ｆ））、次フレームの開始を時間α遅く送出する（Ｔａ’（ｆ＋１）−Ｔａ’（ｆ）＝Ｌmac＋α）。ＡＰｂは、次フレームの開始を時間α早く送出する（Ｔｂ（ｆ＋１）−Ｔｂ（ｆ）＝Ｌmac−α）。毎フレーム同様の処理を行うことにより、フレームｆ＋３において、ＡＰａ’とＡＰｂの占有時間が等しくなる（Ｌａ’（ｆ＋３）≒Ｌｂ（ｆ＋３）≒Ｌmac／２）。以後、ＡＰａ’，ＡＰｂのみが同キャリア周波数に存在しつづける場合、各々のＡＰは、時間Ｌmac周期に時間Ｌmac／２の占有時間を有することになる。なお、図７の（１）と（２）で、同時間Ｔａ（ｆ）＝Ｔａ’（ｆ）にフレーム送出したＡＰａとＡＰａ’は、ＡＰａ’がＡＰｂとの干渉回避により、フレーム送出時間を微調整したため、フレームｆ＋４ではフレーム送出時間にＴａ（ｆ＋４）−Ｔａ’（ｆ＋４）だけの差異を生じている。
【００１８】
図８は、ＡＰ干渉回避を考慮に入れた場合のＭＴバッテリーセービングにおけるＭＴ電力供給／停止を示した図である。図中、上はＡＰのフレーム送出、下はＭＴの電力供給／停止状態を示している。網掛け四角はＢＣＨを、空白四角はその他の送受信チャネルを示している。Ｌmacは１ＭＡＣフレームの基本的なフレーム周期時間、αはＡＰ干渉回避に伴う微調整用の時間、Ｔｎ（ｆ）は、ＡＰｎのフレームｆにおけるフレーム開始時間であり、Ｔａ（ｆ＋ｎ）は、干渉回避がない場合のフレームｆ＋ｎのフレーム開始時間であり、Ｔａ（ｆ＋ｎ）＝Ｔａ（ｆ）＋Ｌmac×ｎである。図８を用いて説明する。
【００１９】
図８において、ｎフレーム後のＡＰのフレーム送出時間は、Ｔａ（ｆ）に対して、Ｔａ（ｆ＋ｎ）を中心に、ｎフレーム分のＡＰ干渉回避による微調整を考慮し、時間区間[Ｔａ（ｆ＋ｎ）−α×ｎ，Ｔａ（ｆ＋ｎ）＋α×ｎ]のいずれかに存在することになる。このため、ＭＴのバッテリーセービングにより、ｎフレーム後のフレームｆ＋ｎに対してスリープ解除チェック処理を行う場合、少なくともＴａ（ｆ＋ｎ）−α×ｎには受信可能である状態にある必要がある。つまり、Ｔａ（ｆ＋ｎ）−α×ｎ以前に、ＡＰの送出するＢＣＨの先頭に付加されているプリアンブルＡフィールド、Ｂフィールドによるフィールド同期検出処理を開始し、時間区間[Ｔａ（ｆ＋ｎ）−α×ｎ，Ｔａ（ｆ＋ｎ）＋α×ｎ]のいずれにおいても、ＡＰの送出するフレームを受信可能であるようフィールド同期検出処理を継続することになる。なお、ＭＭＡＣでは、スリープフレーム数は２k（１≦ｋ≦１６）、微調整用時間αは５０[ns]、フレーム周期Ｌ macは２[ms]であり、ＡＰ干渉回避処理の微調整によるズレ量は最大２16[フレーム]×（±50[ns]）＝±3276800[ns]＝±3.2768[ms]となり、フレーム周期２[ms]以上のズレを起こす可能性を有している。
【００２０】
図９は、1024フレーム後のＡＰ干渉回避を考慮に入れないで推定したフレーム開始時間を基準時間０にした場合に、基準時間からズレ時間にフレーム先頭が存在する確率を示したグラフである。なお、１フレーム後の起こりうるフレーム開始時間であるＬmac（＝２[ms]）、Ｌmac±α（＝２[ms]±50[ns]）の３つの時間の起こりうる確率を等確率（すべて１／３）であると仮定した場合のグラフである。
【００２１】
図９において、1024フレーム後にフレーム開始が起こる可能性のある値域は、[−51．2[μs]，51．2[μs] ]である。これに対して、存在確率は、基準時間（1024[フレーム]×2[ms]）を中心に99．9％以上が[−2．5[μs]，2．5[μs] ]に収まっている。通常、ＭＴと異なりＡＰは固定局として使用されるため、ＡＰの干渉回避はＡＰの設置時のみ生じるものと考えられる。また、２つのＡＰの間に移動可能な遮蔽物がある場合、例えば、遮蔽されている室内にあるＡＰが、扉を開くことによって室外のＡＰが見えるようになる場合においても、扉の開閉時にのみ干渉回避が生じるものと考えられ、ＡＰの使用時間に対して、干渉回避による処理を行っている時間は非常に小さいと考えられる。このため、実際の発生確率は、図９におけるグラフより一層基準時間０に集中しているものと考えられる。
【００２２】
図１０は、ＡＰのフレーム送出に対するＭＴ電力供給／停止の関係を示す図にｎフレーム後のフレームの発生確率を付加した図である。
図１０において、フレームｆに対して、フレームｆ＋ｎのフレーム開始時間は、区間[ Ｔａ（ｆ＋ｎ）−αｎ，Ｔａ（ｆ＋ｎ）＋αｎ ]のいずれかに存在する可能性がある。しかしながら、前記図９の説明の通り、フレームの開始時間は、Ｔａ（ｆ＋ｎ）付近に集中して存在することになる。これに対して、ＭＴのスリープ解除に伴う電力供給開始を、従来通り時間Ｔａ（ｆ＋ｎ）−αｎにおけるフレームを受信可能になるように時間Ｔａ（ｆ＋ｎ）−αｎ直前とした場合、存在する確率の少ないフレームのために常時、時間Ｌｓ（ｆ＋ｎ）のフレーム同期検出処理を行っていることになる。スリープフレーム数ｎに対して、フレーム同期検出処理に要する時間は、平均的にαｎとなり、スリープフレーム数ｎが増大する。従って、フレーム同期検出処理に要する時間も増大することになる。ＭMACにおけるスリープフレーム数は２k（１≦ｋ≦１６）であり、スリープフレーム数２16の場合、単純に計算すると、平均２16×５０[ns]＝3.2768[ms]はフレーム同期検出処理に要していることになり、ほとんど無駄に電力を消費していることになる。また、フレーム同期検出処理を行っている平均時間が長いということは、同キャリア周波数に複数ＡＰが存在する場合、他のＡＰのフレームを検出する可能性が高くなり、ＡＰの識別子、フレーム番号を確認するため、フレーム同期検出処理より電力消費が大きいと考えられる受信信号の復号処理、およびＢＣＨのデータ解析の処理を行う回数が増加し、更に消費電力を増加させる要因を有していることになる。
【００２３】
本発明の目的は、上記問題を解決するため、無線端末局において、目的とするＡＰの目的とするフレームを検出するに要する消費電力の低減を図るとともに、目的以外のＡＰのフレームを検出することによる不要消費電力の発生を低減することを可能とするスリープ処理部を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１の発明は、情報の送受信を行う無線基地局と、該無線基地局と無線により情報の送受信を行う無線端末局とからなる無線アクセスシステムにおいて、上記無線端末局はその待機状態におけるバッテリーセービング時の電力制御を行うスリープ処理部を有し、該スリープ処理部は、第１のタイマーカウント演算部と、第２のタイマーカウント演算部と、前記第１のタイマーカウント演算部と前記第２のタイマーカウント演算部との演算結果に対して、いずれかの前記演算結果を選択する選択部と、を有し、前記第１のタイマーカウント演算部は、スリープフレーム数に対して、異なる無線基地局による送出フレームの干渉回避（ＡＰ干渉回避）を考慮に入れて推定した前記スリープフレーム数後のフレームの存在する可能性のある時間区間のいずれよりも前の時間で受信可能とする起動時間を算出し、スリープフレーム数に応じて動作クロックを選択し、前記動作クロックに基づき、タイマーカウント数を算出するように構成され、前記第２のタイマーカウント演算部は、スリープフレーム数に対して、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定した前記スリープフレーム数後のフレームの存在する可能性のある時間区間のいずれよりも前の時間に、ＡＰ干渉回避を考慮に入れないで推定したフレーム開始時間が存在するフレームであって、前記フレームに対して、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定したフレーム開始時間の存在確率に基づき、受信可能とする起動時間を算出し、スリープフレーム数に応じて動作クロックを選択し、前記動作クロックに基づき、タイマーカウント数を算出するように構成され、前記選択部は、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定したフレーム開始時間の存在確率に基づき、前記第１のタイマーカウント演算部の演算結果と、前記第２のタイマーカウント演算部の演算結果の各々に対して、目的とするＡＰの目的とするフレームを検出するに要する消費電力を算出し、前記消費電力の少ない演算結果を選択するように構成され、前記選択部による選択結果に基づき、バッテリーセービングにおける回路起動、電力供給を制御するように構成されたことを要旨とする。
【００２５】
請求項２の発明は、情報の送受信を行う無線基地局と、該無線基地局と無線により情報の送受信を行う無線端末局とからなる無線アクセスシステムにおいて、上記無線端末局はその待機状態におけるバッテリーセービング時の電力制御を行うスリープ処理部を有し、該スリープ処理部は、第１のタイマーカウント演算部と、第２のタイマーカウント演算部と、前記第１のタイマーカウント演算部と前記第２のタイマーカウント演算部との演算結果に対して、いずれかの前記演算結果を選択する選択部と、を有し、前記第１のタイマーカウント演算部は、スリープフレーム数に対して、異なる無線基地局による送出フレームの干渉回避（ＡＰ干渉回避）を考慮に入れて推定した前記スリープフレーム数後のフレームの存在する可能性のある時間区間のいずれよりも前の時間で受信可能とする起動時間を算出し、スリープフレーム数に応じて動作クロックを選択し、前記動作クロックに基づき、タイマーカウント数を算出するように構成され、前記第２のタイマーカウント演算部は、スリープフレーム数に対して、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定した前記スリープフレーム数後のフレームの存在する可能性のある時間区間のいずれの時間よりも前に存在する受信可能とする起動時間であって、前記受信可能とする起動時間をＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定したフレーム開始時間の存在確率に基づいて算出し、スリープフレーム数に応じて動作クロックを選択し、前記動作クロックに基づき、タイマーカウント数を算出するように構成され、前記選択部は、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定したフレーム開始時間の存在確率に基づき、前記第１のタイマーカウント演算部の演算結果と、前記第２のタイマーカウント演算部の演算結果の各々に対して、目的とするＡＰの目的とするフレームを検出するに要する消費電力を算出し、前記消費電力の少ない演算結果を選択するように構成され、前記選択部による選択結果に基づき、バッテリーセービングにおける回路起動、電力供給を制御するように構成されたことを要旨とする。
【００２８】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、第２のタイマーカウント演算部にて用いる存在確率、および選択部で用いる存在確率を、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定した各々目的とするフレーム数後のフレームに対する存在確率を用いることを要旨とする。
【００２９】
請求項４の発明は、請求項１又は２の発明において、第２のタイマーカウント演算部にて用いる存在確率、および選択部で用いる存在確率を、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定した前記スリープフレーム数後のフレームの存在する存在確率を用いることを要旨とする。
【００３０】
請求項５の発明は、請求項１又は２の発明において、無線端末局の内部クロックによるフレーム開始時間と、無線接続する無線基地局が送出するフレームに対するフレーム同期検出によるフレーム開始時間に基づき、存在確率を動的に生成するフレーム存在確率分布生成部を有することを要旨とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例に基づいて図を用いて説明する。尚、同一の構成を示す箇所は同一の符号を用いている。
図１は、本発明の一実施例であるスリープ処理部に関する基本的な構成図である。
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６は、同期調整用のフレーム数に応じた値をタイマーカウント演算部107に設定し、前記タイマーカウント演算部107で前記設定されたフレーム数から、使用する動作クロックとタイマーカウントを算出し、スリープタイマー部106に設定し、一旦スリープ状態に入る。前記スリープタイマー部106は、設定された動作クロックで動作し、設定されたタイマーカウント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、フレーム同期検出部109で、フレーム先頭に位置するプリアンブルＡフィールド、Ｂフィールドをもとにフレームの先頭を探索する。前記フレーム同期検出部109でフレーム先頭を検出すると、後に続いて受信されるＢＣＨのデータを復号処理部108で復号する。前記ＢＣＨはＢＣＨ受信バッファ部102に送られ、ＢＣＨデータ解析部101にて、ＢＣＨに記載されているＡＰの識別子、フレーム番号から、受信目的とするＡＰの目的とするフレームであるかを判定し、一致しない場合、前記フレーム同期検出部109でフレーム先頭の検出を継続する。一致した場合、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ＢＣＨデータ解析部101にて割当てなしと判定した場合、スリープ動作処理部103はスリープ処理の継続を行い、タイマーカウント演算部107に前記許可スリープフレーム数を設定し、前記タイマーカウント演算部107の算出結果に基づき、スリープタイマー部106が起動して、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。
【００３３】
タイマーカウント演算部107は、第１のタイマーカウント演算部121と第２のタイマーカウント演算部122と選択部123とから構成される。第１のタイマーカウント演算部121は、指定されたスリープフレーム数に対して、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定した前記指定スリープフレーム数後のフレームの存在する可能性のある時間区間のいずれよりも前の時間で受信可能とする起動時間を算出し、前記指定スリープフレーム数に応じて動作クロックを選択し、前記動作クロックに基づくタイマーカウント数を算出する。第２のタイマーカウント演算部122は、指定スリープフレーム数に対して、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定した前記指定スリープフレーム数後のフレームの存在する可能性のある時間区間のいずれよりも前の時間に、ＡＰ干渉回避を考慮に入れないで推定したフレーム開始時間が存在するフレームであって、前記フレームに対して、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定したフレーム開始時間の存在確率に基づき、受信可能とする起動時間を算出し、前記指定スリープフレーム数に応じて動作クロックを選択し、前記動作クロックに基づくタイマーカウント数を算出する。前記選択部123は、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定したフレーム開始時間の存在確率に基づき、前記第１のタイマーカウント演算部121の演算結果と、前記第２のタイマーカウント演算部122の演算結果の各々に対して、目的とするＡＰの目的とするフレームを検出するに要する消費電力を算出し、前記消費電力の少ない算出結果を選択し、スリープタイマー部106に設定する。
【００３４】
図１１は、前記２つのタイマーカウント演算部121、122における演算方法を説明する図である。上から方式１のＡＰフレーム送出確率、ＭＴ電力供給状態、方式２のＡＰフレーム送出確率、ＭＴ電力供給状態を表している。方式１は、前記第１のタイマーカウント演算部121で用いている演算方式、方式２は、前記第２のタイマーカウント演算部122で用いている演算方式を意味している。ｎを指定されたスリープフレーム数、Ｔａ（ｆ＋ｎ）はＡＰａがフレームｆからＡＰ干渉回避を考慮に入れないで推定したｎフレーム後のフレーム開始時間、Ｐａ（ｎ）はＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定したｎフレーム後のフレーム開始時間の存在確率、Sum（−β，＋∞）は存在確率Ｐａ（ｎ−１）の区間[ Ｔａ（ｆ＋ｎ−１）−β，Ｔａ（ｆ＋ｎ−１）＋∞ ]における累積確率、αはＡＰ干渉回避に伴う微調整時間、βは存在確率の累積確率Sum（−β，＋∞）が任意の値を超える位置である。網掛けは、累積確率Sum（−β，＋∞）の領域、斜線四角はプリアンブルＡフィールド、Ｂフィールドに基づきフレーム同期を検出するフレーム同期検出部109に電力供給している区間、空白四角は同期検出後の受信信号の復号処理、およびＢＣＨ解析処理のための回路に電力供給している区間である。なお、ｆ＋ｎフレームのフレームの開始時間はＴａ（ｆ＋ｎ）、ｆ＋ｎ−１フレームのフレームの開始時間はＴａ（ｆ＋ｎ−１）であるとする。
【００３５】
図１１において、方式１は、目的とするｆ＋ｎフレームが存在する可能性のある区間[Ｔａ（ｆ＋ｎ）−αｎ，Ｔａ（ｆ＋ｎ）＋αｎ]に対して、前記区間のいずれより前に受信可能な状態とするために、時間Ｔａ（ｆ＋ｎ）−αｎ以前の時間Ｔｓ１に電力供給を開始する。これにより、ｆ＋ｎフレームのフレーム開始時間はＴａ（ｆ＋ｎ）であるため、フレーム同期検出処理はＷｐ１の間行っていることになる。方式２は、目的とするｆ＋ｎフレームが存在する可能性のある区間[ Ｔａ（ｆ＋ｎ）−αｎ，Ｔａ（ｆ＋ｎ）＋αｎ]より前の時間に存在する、ＡＰ干渉回避を考慮しないで推定したフレーム開始時間を有するフレームｆ＋ｎ−１に対して、フレームｆ＋ｎ−１におけるＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定した存在確率Ｐａ（ｎ−１）に基づき、時間Ｔａ（ｆ＋ｎ−１）から観て、累積確率Sum（−β，＋∞）が任意の値以上になる区間[Ｔａ（ｆ＋ｎ−１）−β，∞]を算出し、前記区間における時間Ｔａ（ｆ＋ｎ−１）−βより前の時間Ｔｓ２に電力供給を開始する。時間Ｔｓ２で開始したフレーム同期検出処理により、ｆ＋ｎ−１フレームが検出され、受信信号の復号、ＢＣＨデータ解析の結果、目的とするフレームｆ＋ｎ以前のフレームｆ＋ｎ−１であることが判明する。このため、次のフレームまで一旦電力供給を停止する。フレームｆ＋ｎ−１に対する、フレームｆ＋ｎの存在確率Ｐａ（１）は、フレーム数が少ないため、存在する可能性のある区間自体が狭く、時間Ｔａ（ｆ＋ｎ）付近に集中する。このため、時間Ｔｓ１に比べて時間Ｔａ（ｆ＋ｎ）に近い時間Ｔｓ３に電力を供給する時間を設定することが可能となる。方式１では復号処理、ＢＣＨデータ解析処理に要する消費電力がＷａ１と１回であるのに対して、方式２では前のフレームにおいても処理を要するため、復号処理、ＢＣＨデータ解析処理に要する消費電力はＷａ２＋Ｗａ３と２倍になる。このため、指定スリープフレーム数ｎが小さい場合は、方式２は、方式１に比べＷａ２分の消費電力を余計必要とし、Ｗｐ１＜Ｗｐ２＋Ｗａ２＋Ｗｐ３の場合、方式１の方が全体の消費電力が小さい。しかしながら、フレーム同期検出処理に要する電力供給のみを方式１と方式２で比較すると、方式１ではフレーム数ｎが増加するとＷｐ１は比例して増加するのに対して、方式２ではＷｐ２＋Ｗｐ３の消費電力を必要とするが、フレーム数ｎの増加に対して、Ｗｐ３は変化がなく、Ｗｐ２についても一定の累積確率を保持するためにβが少しずつ増加する程度で増加も比較的小さい。このため、指定スリープフレーム数ｎが大きい場合、つまりＷｐ１＞Ｗｐ２＋Ｗａ２＋Ｗｐ３の場合、方式２の方が全体の消費電力が小さくなる。なお、方式２において前検出フレームをｆ＋ｎ−１フレームとしているが、フレーム数ｎが増加し、フレームｆ＋ｎの存在する可能性のある区間[Ｔａ（ｆ＋ｎ）−αｎ，Ｔａ（ｆ＋ｎ）＋αｎ]に、時間Ｔａ（ｆ＋ｎ−１）が含まれる場合、Ｔａ（ｋ）＜Ｔａ（ｆ＋ｎ）−αｎとなるフレームｋを前検出するフレームとする。また、方式１においても、目的とするフレームｆ＋ｎの前のフレームを検出した場合、方式２と同様に受信信号の復号処理、ＢＣＨデータ解析を行い、フレームを確認の上、目的フレームまで一旦電力供給を停止するものとする。
【００３６】
図１２、図１３は、本発明の一実施例であるスリープ処理部によるスリープフレーム数−概算消費電力グラフの一例である。前記第１のタイマークロック演算部121にて用いる前記方式１（太線）と、前記第２のタイマークロック演算部122にて用いる前記方式２（細線）とによるスリープフレーム数に対する概算消費電力を示している。横軸はスリープフレーム数、縦軸は１[s]間当りの概算の消費電力である。なお縦軸は対数表示している。用いた存在確率は、１フレーム後に起こりうるフレーム開始時間２[ms]、２[ms]−50[ns]、２[ms]＋50[ns]の３つの時間の起こりうる確率を等確率（すべて1／3）であると仮定した場合の存在確率である。電力供給を停止している時のクロック（スリープクロック）を1／30．5[KHz]とし、フレームを１度検出した後は、通常クロックで動作するものとする。消費電力は、前図１１同様、フレーム同期検出処理に要する消費電力（Ｗｐ）と、受信信号の復号処理およびＢＣＨデータの解析処理に要する消費電力（Ｗａ）から算出する。なお、50[ns]にフレーム同期検出処理に要する消費電力を１とし、受信信号の復号処理およびＢＣＨデータの解析処理に要する消費電力を３とし、ＢＣＨのデータ内の帯域割当て有無フラグがオフ（ＭＴへの帯域割当てがない）状態での１[s]間当りの消費電力を算出する。図１２のデータはスリープフレーム数を100フレーム刻みで算出、図１３は１０フレーム刻みで算出している。方式２において、前述図１１の説明におけるβは、存在確率の累積確率が99．9％以上になる位置に設定する。
【００３７】
図１２、図１３において、方式１は、スリープフレーム数の増加に伴い、概算消費電力は減少してゆき、スリープフレーム数が40，000当り（ｅ）で、急峻に減少し、以降増加している。スリープフレーム数が40，000の場合、目的フレームの存在する区間は[40，000×2[ms]−2[ms]，40，000×2[ms]＋2[ms] ]となり、図中線（ｅ）以降は、方式２同様、目的フレームの１つ前のフレームを検出して、一旦電力供給を停止し目的フレームを検出している。方式２は、スリープフレーム数の増加に伴い、概算消費電力は減少していっている。区間［ａ，ｂ］について観ると、方式１の消費電力の方が小さい。区間［ｃ，ｄ］、ｆ以降（グラフ内に限る）では、方式２の消費電力の方が小さい。区間[ｂ，ｃ]、[ｄ，ｆ]では、スリープフレーム数により方式１、方式２の消費電力の大小関係は異なる。ＭＭＡＣのスリープフレーム数は２k（１≦ｋ≦16）であり、図１２、図１３から、ｋ≦10の場合、方式１による演算結果を選択し、ｋ≧12の場合、方式２による演算結果を選択することにより、方式１だけよりスリープ状態における消費電力の低減することが可能となる。これにより、方式１の演算のみによるバッテリーセービングに比べ、方式１と方式２の２つの演算をスリープフレーム数に応じて使い分けることにより、より効果的に消費電力を低減することが可能となり、結果的に使用時間の長時間化を可能とする。
【００３８】
なお、本グラフにおいて考慮していない点、たとえば動作クロックの誤差、消費電力などを考慮に加える。また、スリープクロック、存在確率、消費電力Ｗｐ、Ｗａ、およびその他の消費電力などを実際の回路に合わせて設定することにより、より効果的にスリープ時の消費電力を低減することが可能であると考えられる。また、動作中のＭＴの内部クロックによるフレーム周期と、ＡＰからの送出フレームの同期検出結果とに基づいて、存在確率を修正していくことにより、無線接続されているＡＰに対応した存在確率を用いた消費電力算出が可能となり、更にフレーム同期検出に要する消費電力を低減することが可能となると考えられる。また、スリープフレーム数の値域は固定のため、スリープフレーム数に応じた前記算出結果をデータとして記憶しておくタイマークロックＬＵＴ部124を、前記第1のタイマークロック演算部121、前記第２のタイマークロック演算部122、選択部123の代わりに用い、指定されたスリープフレーム数に対してルックアップテーブルでタイマーカウント、動作クロックなどを決定することにより、前記演算に要する消費電力を低減することが可能となる（図１４）。
【００３９】
【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、目的とするＡＰの目的とするフレームを検出するに要する消費電力を低減することが可能となり、目的以外のＡＰのフレームを検出することによる不要消費電力の発生を低減することが可能となる。
特定スリープフレーム数に対して、本方式で演算した結果をデータとして記憶しておき、タイマークロック演算をルックアップテーブルとすることにより、タイマークロック演算に要する消費電力も低減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】ＢＣＨの構成図。
【図４】無線基地局（ＡＰ）の構成の概略図。
【図５】無線端末局（ＭＴ）の構成の概略図。
【図６】従来のスリープ処理部の基本構成図。
【図７】ＡＰ干渉回避の基本的動作を説明する図。
【図８】ＡＰ干渉回避を考慮に入れた場合のＭＴバッテリーセービングにおけるＭＴ電力供給／停止を示した図。
【図９】 1024フレーム後のフレーム開始時間の存在確率を示した図。
【図１０】ＡＰのフレーム送出に対するＭＴ電力供給／停止の関係を示す図にｎフレーム後のフレームの発生確率を付加した図。
【図１１】本発明の一実施例であるスリープ処理部の演算処理を説明する図。
【図１２】本発明の一実施例であるスリープ処理部によるスリープフレーム数―概算消費電力グラフの一例。
【図１３】本発明の一実施例であるスリープ処理部によるスリープフレーム数―概算消費電力グラフの一例。
【図１４】本発明の一実施例であるスリープ処理部に関する基本的な構成図。
【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 ＢＣＨデータ解析部
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
１０７ タイマーカウント演算部
１０８ ディコーダ部
１０９ フレーム同期検出部
１２１ 第１のタイマーカウント演算部
１２２ 第２のタイマーカウント演算部
１２３ 選択部
１２４ タイマーカウントＬＵＴ部
２０１ ＡＰ（無線基地局）
２０２ ＭＴ（無線端末局）
【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端末局とからなる無線アクセスシステムに係わり、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処理部の改良に関する。
【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。このため、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、移動中でもネットワーク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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
無線基地局（以後、ＡＰ）、無線端末局（以後、ＭＴ）間のデータの送受信は、２[ms]のＭＡＣ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、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り、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り、ＡＣＨはＲＣＨに対するＡＣＫ情報を記載したチャネルであり、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り、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り、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。
【０００８】
ＢＣＨの送出時は、ＢＣＨの先頭に既知信号であるプリアンブルＡフィールド、Ｂフィールド、Ｃフィールドの３つの信号が付加された形で送出される（図３）。プリアンブルＡフィールド、Ｂフィールドの順序の信号は、フレーム先頭のＢＣＨの先頭にのみ付加される。このため、受信側は、前記プリアンブルＡフィールド、Ｂフィールドを検出することにより、ＭＡＣフレームの先頭を検知することが可能となる。
【０００９】
図４、図５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。
【００１０】
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。
【００１１】
【発明の解決しようとする課題】
無線端末局（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短い。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。
【００１２】
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（スリープフレーム数）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。
【００１３】
図６を用いて、バッテリーセービングにおける処理を説明する。
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６は、同期調整用のフレーム数に応じた値をタイマーカウント演算部107に設定し、前記タイマーカウント演算部107で前記設定されたフレーム数から、使用する動作クロックとタイマーカウントを算出し、スリープタイマー部106に設定し、一旦スリープ状態に入る。前記スリープタイマー部106は、設定された動作クロックで動作し、設定されたタイマーカウント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、フレーム同期検出部109で、フレーム先頭に位置するプリアンブルＡフィールド、Ｂフィールドをもとにフレームの先頭を探索する。前記フレーム同期検出部109でフレーム先頭を検出すると、後に続いて受信されるＢＣＨのデータを復号処理部108で復号する。前記ＢＣＨはＢＣＨ受信バッファ部102に送られ、ＢＣＨデータ解析部101にて、ＢＣＨに記載されているＡＰの識別子、フレーム番号から、受信目的とするＡＰの目的とするフレームであるかを判定し、一致しない場合、前記フレーム同期検出部109でフレーム先頭の検出を継続する。一致した場合、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ＢＣＨデータ解析部101にて割当てなしと判定した場合、スリープ動作処理部103はスリープ処理の継続を行い、タイマーカウント演算部107に前記許可スリープフレーム数を設定し、前記タイマーカウント演算部107の算出結果に基づき、スリープタイマー部106が起動して、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。
【００１４】
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。さらに、スリープ状態、フレーム同期検出時、ＢＣＨのデータ解析処理時などの処理状態に応じて、電力供給、クロック供給する回路を最小限にすることにより、全体としての消費電力を低減することが可能となる。
【００１５】
１つのキャリア周波数は複数のＡＰによって共有利用することが可能であり、複数のＡＰは、１つのキャリア周波数を時分割的に利用する。１つのＡＰは、先にキャリア周波数を利用していた前ＡＰのフレーム開始から自ＡＰのフレーム開始までの時間（前ＡＰ占有時間）と、自ＡＰのフレーム開始から次ＡＰのフレーム開始までの時間（自ＡＰ占有時間）とを比較し、基本的に、前ＡＰ占有時間＞自ＡＰ占有時間の場合、自ＡＰの次のフレーム開始時間を微量時間早くし、前ＡＰ占有時間＜自ＡＰ占有時間の場合、自ＡＰの次のフレーム開始時間を微量時間遅くする。個々のＡＰが前記次フレームの開始時間の微調整を行うことにより、個々のＡＰが使用可能な占有時間が等しくなるように調整する（ＡＰ干渉回避）。
【００１６】
図７は、ＡＰ干渉回避の基本的な動作を説明するための図であり、（１）はＡＰがＡＰａの１つのみの場合、（２）は１つのＡＰａ’が存在するキャリア周波数に他のＡＰｂが新たに入ってきた場合を示している。横軸は時間であり、網掛けの四角は、各々ＡＰのＢＣＨを、空白の四角は、ＢＣＨ以外の送受信チャネルを示している。Ｌmacは１ＭＡＣフレームの基本的なフレーム周期時間、αはＡＰ干渉回避に伴う微調整用の時間、Ｔｎ（ｆ）は、ＡＰｎのフレームｆにおけるフレーム開始時間、Ｌｎ（ｆ）は、ＡＰｎのフレームｆにおける占有時間である。図７を用いて説明する。
【００１７】
図７（１）では、ＡＰａのみが存在する場合であり、Ｌmac時間周期にフレームが開始する。図７（２）では、ＡＰｂはＡＰａ’の送受信を妨害しないようにＴｂ（ｆ）にＢＣＨ送出する。ＡＰａ’は、Ｌａ’（ｆ）とＬｂ（ｆ）との比較し（Ｌａ’（ｆ）＞Ｌｂ（ｆ））、次フレームの開始を時間α遅く送出する（Ｔａ’（ｆ＋１）−Ｔａ’（ｆ）＝Ｌmac＋α）。ＡＰｂは、次フレームの開始を時間α早く送出する（Ｔｂ（ｆ＋１）−Ｔｂ（ｆ）＝Ｌmac−α）。毎フレーム同様の処理を行うことにより、フレームｆ＋３において、ＡＰａ’とＡＰｂの占有時間が等しくなる（Ｌａ’（ｆ＋３）≒Ｌｂ（ｆ＋３）≒Ｌmac／２）。以後、ＡＰａ’，ＡＰｂのみが同キャリア周波数に存在しつづける場合、各々のＡＰは、時間Ｌmac周期に時間Ｌmac／２の占有時間を有することになる。なお、図７の（１）と（２）で、同時間Ｔａ（ｆ）＝Ｔａ’（ｆ）にフレーム送出したＡＰａとＡＰａ’は、ＡＰａ’がＡＰｂとの干渉回避により、フレーム送出時間を微調整したため、フレームｆ＋４ではフレーム送出時間にＴａ（ｆ＋４）−Ｔａ’（ｆ＋４）だけの差異を生じている。
【００１８】
図８は、ＡＰ干渉回避を考慮に入れた場合のＭＴバッテリーセービングにおけるＭＴ電力供給／停止を示した図である。図中、上はＡＰのフレーム送出、下はＭＴの電力供給／停止状態を示している。網掛け四角はＢＣＨを、空白四角はその他の送受信チャネルを示している。Ｌmacは１ＭＡＣフレームの基本的なフレーム周期時間、αはＡＰ干渉回避に伴う微調整用の時間、Ｔｎ（ｆ）は、ＡＰｎのフレームｆにおけるフレーム開始時間であり、Ｔａ（ｆ＋ｎ）は、干渉回避がない場合のフレームｆ＋ｎのフレーム開始時間であり、Ｔａ（ｆ＋ｎ）＝Ｔａ（ｆ）＋Ｌmac×ｎである。図８を用いて説明する。
【００１９】
図８において、ｎフレーム後のＡＰのフレーム送出時間は、Ｔａ（ｆ）に対して、Ｔａ（ｆ＋ｎ）を中心に、ｎフレーム分のＡＰ干渉回避による微調整を考慮し、時間区間[Ｔａ（ｆ＋ｎ）−α×ｎ，Ｔａ（ｆ＋ｎ）＋α×ｎ]のいずれかに存在することになる。このため、ＭＴのバッテリーセービングにより、ｎフレーム後のフレームｆ＋ｎに対してスリープ解除チェック処理を行う場合、少なくともＴａ（ｆ＋ｎ）−α×ｎには受信可能である状態にある必要がある。つまり、Ｔａ（ｆ＋ｎ）−α×ｎ以前に、ＡＰの送出するＢＣＨの先頭に付加されているプリアンブルＡフィールド、Ｂフィールドによるフィールド同期検出処理を開始し、時間区間[Ｔａ（ｆ＋ｎ）−α×ｎ，Ｔａ（ｆ＋ｎ）＋α×ｎ]のいずれにおいても、ＡＰの送出するフレームを受信可能であるようフィールド同期検出処理を継続することになる。なお、ＭＭＡＣでは、スリープフレーム数は２k（１≦ｋ≦１６）、微調整用時間αは５０[ns]、フレーム周期Ｌ macは２[ms]であり、ＡＰ干渉回避処理の微調整によるズレ量は最大２16[フレーム]×（±50[ns]）＝±3276800[ns]＝±3.2768[ms]となり、フレーム周期２[ms]以上のズレを起こす可能性を有している。
【００２０】
図９は、1024フレーム後のＡＰ干渉回避を考慮に入れないで推定したフレーム開始時間を基準時間０にした場合に、基準時間からズレ時間にフレーム先頭が存在する確率を示したグラフである。なお、１フレーム後の起こりうるフレーム開始時間であるＬmac（＝２[ms]）、Ｌmac±α（＝２[ms]±50[ns]）の３つの時間の起こりうる確率を等確率（すべて１／３）であると仮定した場合のグラフである。
【００２１】
図９において、1024フレーム後にフレーム開始が起こる可能性のある値域は、[−51．2[μs]，51．2[μs] ]である。これに対して、存在確率は、基準時間（1024[フレーム]×2[ms]）を中心に99．9％以上が[−2．5[μs]，2．5[μs] ]に収まっている。通常、ＭＴと異なりＡＰは固定局として使用されるため、ＡＰの干渉回避はＡＰの設置時のみ生じるものと考えられる。また、２つのＡＰの間に移動可能な遮蔽物がある場合、例えば、遮蔽されている室内にあるＡＰが、扉を開くことによって室外のＡＰが見えるようになる場合においても、扉の開閉時にのみ干渉回避が生じるものと考えられ、ＡＰの使用時間に対して、干渉回避による処理を行っている時間は非常に小さいと考えられる。このため、実際の発生確率は、図９におけるグラフより一層基準時間０に集中しているものと考えられる。
【００２２】
図１０は、ＡＰのフレーム送出に対するＭＴ電力供給／停止の関係を示す図にｎフレーム後のフレームの発生確率を付加した図である。
図１０において、フレームｆに対して、フレームｆ＋ｎのフレーム開始時間は、区間[ Ｔａ（ｆ＋ｎ）−αｎ，Ｔａ（ｆ＋ｎ）＋αｎ ]のいずれかに存在する可能性がある。しかしながら、前記図９の説明の通り、フレームの開始時間は、Ｔａ（ｆ＋ｎ）付近に集中して存在することになる。これに対して、ＭＴのスリープ解除に伴う電力供給開始を、従来通り時間Ｔａ（ｆ＋ｎ）−αｎにおけるフレームを受信可能になるように時間Ｔａ（ｆ＋ｎ）−αｎ直前とした場合、存在する確率の少ないフレームのために常時、時間Ｌｓ（ｆ＋ｎ）のフレーム同期検出処理を行っていることになる。スリープフレーム数ｎに対して、フレーム同期検出処理に要する時間は、平均的にαｎとなり、スリープフレーム数ｎが増大する。従って、フレーム同期検出処理に要する時間も増大することになる。ＭMACにおけるスリープフレーム数は２k（１≦ｋ≦１６）であり、スリープフレーム数２16の場合、単純に計算すると、平均２16×５０[ns]＝3.2768[ms]はフレーム同期検出処理に要していることになり、ほとんど無駄に電力を消費していることになる。また、フレーム同期検出処理を行っている平均時間が長いということは、同キャリア周波数に複数ＡＰが存在する場合、他のＡＰのフレームを検出する可能性が高くなり、ＡＰの識別子、フレーム番号を確認するため、フレーム同期検出処理より電力消費が大きいと考えられる受信信号の復号処理、およびＢＣＨのデータ解析の処理を行う回数が増加し、更に消費電力を増加させる要因を有していることになる。
【００２３】
本発明の目的は、上記問題を解決するため、無線端末局において、目的とするＡＰの目的とするフレームを検出するに要する消費電力の低減を図るとともに、目的以外のＡＰのフレームを検出することによる不要消費電力の発生を低減することを可能とするスリープ処理部を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１の発明は、情報の送受信を行う無線基地局と、該無線基地局と無線により情報の送受信を行う無線端末局とからなる無線アクセスシステムにおいて、上記無線端末局はその待機状態におけるバッテリーセービング時の電力制御を行うスリープ処理部を有し、該スリープ処理部は、第１のタイマーカウント演算部と、第２のタイマーカウント演算部と、前記第１のタイマーカウント演算部と前記第２のタイマーカウント演算部との演算結果に対して、いずれかの前記演算結果を選択する選択部と、を有し、前記第１のタイマーカウント演算部は、スリープフレーム数に対して、異なる無線基地局による送出フレームの干渉回避（ＡＰ干渉回避）を考慮に入れて推定した前記スリープフレーム数後のフレームの存在する可能性のある時間区間のいずれよりも前の時間で受信可能とする起動時間を算出し、スリープフレーム数に応じて動作クロックを選択し、前記動作クロックに基づき、タイマーカウント数を算出するように構成され、前記第２のタイマーカウント演算部は、スリープフレーム数に対して、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定した前記スリープフレーム数後のフレームの存在する可能性のある時間区間のいずれよりも前の時間に、ＡＰ干渉回避を考慮に入れないで推定したフレーム開始時間が存在するフレームであって、前記フレームに対して、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定したフレーム開始時間の存在確率に基づき、受信可能とする起動時間を算出し、スリープフレーム数に応じて動作クロックを選択し、前記動作クロックに基づき、タイマーカウント数を算出するように構成され、前記選択部は、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定したフレーム開始時間の存在確率に基づき、前記第１のタイマーカウント演算部の演算結果と、前記第２のタイマーカウント演算部の演算結果の各々に対して、目的とするＡＰの目的とするフレームを検出するに要する消費電力を算出し、前記消費電力の少ない演算結果を選択するように構成され、前記選択部による選択結果に基づき、バッテリーセービングにおける回路起動、電力供給を制御するように構成されたことを要旨とする。
【００２５】
請求項２の発明は、情報の送受信を行う無線基地局と、該無線基地局と無線により情報の送受信を行う無線端末局とからなる無線アクセスシステムにおいて、上記無線端末局はその待機状態におけるバッテリーセービング時の電力制御を行うスリープ処理部を有し、該スリープ処理部は、第１のタイマーカウント演算部と、第２のタイマーカウント演算部と、前記第１のタイマーカウント演算部と前記第２のタイマーカウント演算部との演算結果に対して、いずれかの前記演算結果を選択する選択部と、を有し、前記第１のタイマーカウント演算部は、スリープフレーム数に対して、異なる無線基地局による送出フレームの干渉回避（ＡＰ干渉回避）を考慮に入れて推定した前記スリープフレーム数後のフレームの存在する可能性のある時間区間のいずれよりも前の時間で受信可能とする起動時間を算出し、スリープフレーム数に応じて動作クロックを選択し、前記動作クロックに基づき、タイマーカウント数を算出するように構成され、前記第２のタイマーカウント演算部は、スリープフレーム数に対して、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定した前記スリープフレーム数後のフレームの存在する可能性のある時間区間のいずれの時間よりも前に存在する受信可能とする起動時間であって、前記受信可能とする起動時間をＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定したフレーム開始時間の存在確率に基づいて算出し、スリープフレーム数に応じて動作クロックを選択し、前記動作クロックに基づき、タイマーカウント数を算出するように構成され、前記選択部は、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定したフレーム開始時間の存在確率に基づき、前記第１のタイマーカウント演算部の演算結果と、前記第２のタイマーカウント演算部の演算結果の各々に対して、目的とするＡＰの目的とするフレームを検出するに要する消費電力を算出し、前記消費電力の少ない演算結果を選択するように構成され、前記選択部による選択結果に基づき、バッテリーセービングにおける回路起動、電力供給を制御するように構成されたことを要旨とする。
【００２８】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、第２のタイマーカウント演算部にて用いる存在確率、および選択部で用いる存在確率を、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定した各々目的とするフレーム数後のフレームに対する存在確率を用いることを要旨とする。
【００２９】
請求項４の発明は、請求項１又は２の発明において、第２のタイマーカウント演算部にて用いる存在確率、および選択部で用いる存在確率を、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定した前記スリープフレーム数後のフレームの存在する存在確率を用いることを要旨とする。
【００３０】
請求項５の発明は、請求項１又は２の発明において、無線端末局の内部クロックによるフレーム開始時間と、無線接続する無線基地局が送出するフレームに対するフレーム同期検出によるフレーム開始時間に基づき、存在確率を動的に生成するフレーム存在確率分布生成部を有することを要旨とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例に基づいて図を用いて説明する。尚、同一の構成を示す箇所は同一の符号を用いている。
図１は、本発明の一実施例であるスリープ処理部に関する基本的な構成図である。
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６は、同期調整用のフレーム数に応じた値をタイマーカウント演算部107に設定し、前記タイマーカウント演算部107で前記設定されたフレーム数から、使用する動作クロックとタイマーカウントを算出し、スリープタイマー部106に設定し、一旦スリープ状態に入る。前記スリープタイマー部106は、設定された動作クロックで動作し、設定されたタイマーカウント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、フレーム同期検出部109で、フレーム先頭に位置するプリアンブルＡフィールド、Ｂフィールドをもとにフレームの先頭を探索する。前記フレーム同期検出部109でフレーム先頭を検出すると、後に続いて受信されるＢＣＨのデータを復号処理部108で復号する。前記ＢＣＨはＢＣＨ受信バッファ部102に送られ、ＢＣＨデータ解析部101にて、ＢＣＨに記載されているＡＰの識別子、フレーム番号から、受信目的とするＡＰの目的とするフレームであるかを判定し、一致しない場合、前記フレーム同期検出部109でフレーム先頭の検出を継続する。一致した場合、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ＢＣＨデータ解析部101にて割当てなしと判定した場合、スリープ動作処理部103はスリープ処理の継続を行い、タイマーカウント演算部107に前記許可スリープフレーム数を設定し、前記タイマーカウント演算部107の算出結果に基づき、スリープタイマー部106が起動して、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。
【００３３】
タイマーカウント演算部107は、第１のタイマーカウント演算部121と第２のタイマーカウント演算部122と選択部123とから構成される。第１のタイマーカウント演算部121は、指定されたスリープフレーム数に対して、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定した前記指定スリープフレーム数後のフレームの存在する可能性のある時間区間のいずれよりも前の時間で受信可能とする起動時間を算出し、前記指定スリープフレーム数に応じて動作クロックを選択し、前記動作クロックに基づくタイマーカウント数を算出する。第２のタイマーカウント演算部122は、指定スリープフレーム数に対して、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定した前記指定スリープフレーム数後のフレームの存在する可能性のある時間区間のいずれよりも前の時間に、ＡＰ干渉回避を考慮に入れないで推定したフレーム開始時間が存在するフレームであって、前記フレームに対して、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定したフレーム開始時間の存在確率に基づき、受信可能とする起動時間を算出し、前記指定スリープフレーム数に応じて動作クロックを選択し、前記動作クロックに基づくタイマーカウント数を算出する。前記選択部123は、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定したフレーム開始時間の存在確率に基づき、前記第１のタイマーカウント演算部121の演算結果と、前記第２のタイマーカウント演算部122の演算結果の各々に対して、目的とするＡＰの目的とするフレームを検出するに要する消費電力を算出し、前記消費電力の少ない算出結果を選択し、スリープタイマー部106に設定する。
【００３４】
図１１は、前記２つのタイマーカウント演算部121、122における演算方法を説明する図である。上から方式１のＡＰフレーム送出確率、ＭＴ電力供給状態、方式２のＡＰフレーム送出確率、ＭＴ電力供給状態を表している。方式１は、前記第１のタイマーカウント演算部121で用いている演算方式、方式２は、前記第２のタイマーカウント演算部122で用いている演算方式を意味している。ｎを指定されたスリープフレーム数、Ｔａ（ｆ＋ｎ）はＡＰａがフレームｆからＡＰ干渉回避を考慮に入れないで推定したｎフレーム後のフレーム開始時間、Ｐａ（ｎ）はＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定したｎフレーム後のフレーム開始時間の存在確率、Sum（−β，＋∞）は存在確率Ｐａ（ｎ−１）の区間[ Ｔａ（ｆ＋ｎ−１）−β，Ｔａ（ｆ＋ｎ−１）＋∞ ]における累積確率、αはＡＰ干渉回避に伴う微調整時間、βは存在確率の累積確率Sum（−β，＋∞）が任意の値を超える位置である。網掛けは、累積確率Sum（−β，＋∞）の領域、斜線四角はプリアンブルＡフィールド、Ｂフィールドに基づきフレーム同期を検出するフレーム同期検出部109に電力供給している区間、空白四角は同期検出後の受信信号の復号処理、およびＢＣＨ解析処理のための回路に電力供給している区間である。なお、ｆ＋ｎフレームのフレームの開始時間はＴａ（ｆ＋ｎ）、ｆ＋ｎ−１フレームのフレームの開始時間はＴａ（ｆ＋ｎ−１）であるとする。
【００３５】
図１１において、方式１は、目的とするｆ＋ｎフレームが存在する可能性のある区間[Ｔａ（ｆ＋ｎ）−αｎ，Ｔａ（ｆ＋ｎ）＋αｎ]に対して、前記区間のいずれより前に受信可能な状態とするために、時間Ｔａ（ｆ＋ｎ）−αｎ以前の時間Ｔｓ１に電力供給を開始する。これにより、ｆ＋ｎフレームのフレーム開始時間はＴａ（ｆ＋ｎ）であるため、フレーム同期検出処理はＷｐ１の間行っていることになる。方式２は、目的とするｆ＋ｎフレームが存在する可能性のある区間[ Ｔａ（ｆ＋ｎ）−αｎ，Ｔａ（ｆ＋ｎ）＋αｎ]より前の時間に存在する、ＡＰ干渉回避を考慮しないで推定したフレーム開始時間を有するフレームｆ＋ｎ−１に対して、フレームｆ＋ｎ−１におけるＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定した存在確率Ｐａ（ｎ−１）に基づき、時間Ｔａ（ｆ＋ｎ−１）から観て、累積確率Sum（−β，＋∞）が任意の値以上になる区間[Ｔａ（ｆ＋ｎ−１）−β，∞]を算出し、前記区間における時間Ｔａ（ｆ＋ｎ−１）−βより前の時間Ｔｓ２に電力供給を開始する。時間Ｔｓ２で開始したフレーム同期検出処理により、ｆ＋ｎ−１フレームが検出され、受信信号の復号、ＢＣＨデータ解析の結果、目的とするフレームｆ＋ｎ以前のフレームｆ＋ｎ−１であることが判明する。このため、次のフレームまで一旦電力供給を停止する。フレームｆ＋ｎ−１に対する、フレームｆ＋ｎの存在確率Ｐａ（１）は、フレーム数が少ないため、存在する可能性のある区間自体が狭く、時間Ｔａ（ｆ＋ｎ）付近に集中する。このため、時間Ｔｓ１に比べて時間Ｔａ（ｆ＋ｎ）に近い時間Ｔｓ３に電力を供給する時間を設定することが可能となる。方式１では復号処理、ＢＣＨデータ解析処理に要する消費電力がＷａ１と１回であるのに対して、方式２では前のフレームにおいても処理を要するため、復号処理、ＢＣＨデータ解析処理に要する消費電力はＷａ２＋Ｗａ３と２倍になる。このため、指定スリープフレーム数ｎが小さい場合は、方式２は、方式１に比べＷａ２分の消費電力を余計必要とし、Ｗｐ１＜Ｗｐ２＋Ｗａ２＋Ｗｐ３の場合、方式１の方が全体の消費電力が小さい。しかしながら、フレーム同期検出処理に要する電力供給のみを方式１と方式２で比較すると、方式１ではフレーム数ｎが増加するとＷｐ１は比例して増加するのに対して、方式２ではＷｐ２＋Ｗｐ３の消費電力を必要とするが、フレーム数ｎの増加に対して、Ｗｐ３は変化がなく、Ｗｐ２についても一定の累積確率を保持するためにβが少しずつ増加する程度で増加も比較的小さい。このため、指定スリープフレーム数ｎが大きい場合、つまりＷｐ１＞Ｗｐ２＋Ｗａ２＋Ｗｐ３の場合、方式２の方が全体の消費電力が小さくなる。なお、方式２において前検出フレームをｆ＋ｎ−１フレームとしているが、フレーム数ｎが増加し、フレームｆ＋ｎの存在する可能性のある区間[Ｔａ（ｆ＋ｎ）−αｎ，Ｔａ（ｆ＋ｎ）＋αｎ]に、時間Ｔａ（ｆ＋ｎ−１）が含まれる場合、Ｔａ（ｋ）＜Ｔａ（ｆ＋ｎ）−αｎとなるフレームｋを前検出するフレームとする。また、方式１においても、目的とするフレームｆ＋ｎの前のフレームを検出した場合、方式２と同様に受信信号の復号処理、ＢＣＨデータ解析を行い、フレームを確認の上、目的フレームまで一旦電力供給を停止するものとする。
【００３６】
図１２、図１３は、本発明の一実施例であるスリープ処理部によるスリープフレーム数−概算消費電力グラフの一例である。前記第１のタイマークロック演算部121にて用いる前記方式１（太線）と、前記第２のタイマークロック演算部122にて用いる前記方式２（細線）とによるスリープフレーム数に対する概算消費電力を示している。横軸はスリープフレーム数、縦軸は１[s]間当りの概算の消費電力である。なお縦軸は対数表示している。用いた存在確率は、１フレーム後に起こりうるフレーム開始時間２[ms]、２[ms]−50[ns]、２[ms]＋50[ns]の３つの時間の起こりうる確率を等確率（すべて1／3）であると仮定した場合の存在確率である。電力供給を停止している時のクロック（スリープクロック）を1／30．5[KHz]とし、フレームを１度検出した後は、通常クロックで動作するものとする。消費電力は、前図１１同様、フレーム同期検出処理に要する消費電力（Ｗｐ）と、受信信号の復号処理およびＢＣＨデータの解析処理に要する消費電力（Ｗａ）から算出する。なお、50[ns]にフレーム同期検出処理に要する消費電力を１とし、受信信号の復号処理およびＢＣＨデータの解析処理に要する消費電力を３とし、ＢＣＨのデータ内の帯域割当て有無フラグがオフ（ＭＴへの帯域割当てがない）状態での１[s]間当りの消費電力を算出する。図１２のデータはスリープフレーム数を100フレーム刻みで算出、図１３は１０フレーム刻みで算出している。方式２において、前述図１１の説明におけるβは、存在確率の累積確率が99．9％以上になる位置に設定する。
【００３７】
図１２、図１３において、方式１は、スリープフレーム数の増加に伴い、概算消費電力は減少してゆき、スリープフレーム数が40，000当り（ｅ）で、急峻に減少し、以降増加している。スリープフレーム数が40，000の場合、目的フレームの存在する区間は[40，000×2[ms]−2[ms]，40，000×2[ms]＋2[ms] ]となり、図中線（ｅ）以降は、方式２同様、目的フレームの１つ前のフレームを検出して、一旦電力供給を停止し目的フレームを検出している。方式２は、スリープフレーム数の増加に伴い、概算消費電力は減少していっている。区間［ａ，ｂ］について観ると、方式１の消費電力の方が小さい。区間［ｃ，ｄ］、ｆ以降（グラフ内に限る）では、方式２の消費電力の方が小さい。区間[ｂ，ｃ]、[ｄ，ｆ]では、スリープフレーム数により方式１、方式２の消費電力の大小関係は異なる。ＭＭＡＣのスリープフレーム数は２k（１≦ｋ≦16）であり、図１２、図１３から、ｋ≦10の場合、方式１による演算結果を選択し、ｋ≧12の場合、方式２による演算結果を選択することにより、方式１だけよりスリープ状態における消費電力の低減することが可能となる。これにより、方式１の演算のみによるバッテリーセービングに比べ、方式１と方式２の２つの演算をスリープフレーム数に応じて使い分けることにより、より効果的に消費電力を低減することが可能となり、結果的に使用時間の長時間化を可能とする。
【００３８】
なお、本グラフにおいて考慮していない点、たとえば動作クロックの誤差、消費電力などを考慮に加える。また、スリープクロック、存在確率、消費電力Ｗｐ、Ｗａ、およびその他の消費電力などを実際の回路に合わせて設定することにより、より効果的にスリープ時の消費電力を低減することが可能であると考えられる。また、動作中のＭＴの内部クロックによるフレーム周期と、ＡＰからの送出フレームの同期検出結果とに基づいて、存在確率を修正していくことにより、無線接続されているＡＰに対応した存在確率を用いた消費電力算出が可能となり、更にフレーム同期検出に要する消費電力を低減することが可能となると考えられる。また、スリープフレーム数の値域は固定のため、スリープフレーム数に応じた前記算出結果をデータとして記憶しておくタイマークロックＬＵＴ部124を、前記第1のタイマークロック演算部121、前記第２のタイマークロック演算部122、選択部123の代わりに用い、指定されたスリープフレーム数に対してルックアップテーブルでタイマーカウント、動作クロックなどを決定することにより、前記演算に要する消費電力を低減することが可能となる（図１４）。
【００３９】
【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、目的とするＡＰの目的とするフレームを検出するに要する消費電力を低減することが可能となり、目的以外のＡＰのフレームを検出することによる不要消費電力の発生を低減することが可能となる。
特定スリープフレーム数に対して、本方式で演算した結果をデータとして記憶しておき、タイマークロック演算をルックアップテーブルとすることにより、タイマークロック演算に要する消費電力も低減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】ＢＣＨの構成図。
【図４】無線基地局（ＡＰ）の構成の概略図。
【図５】無線端末局（ＭＴ）の構成の概略図。
【図６】従来のスリープ処理部の基本構成図。
【図７】ＡＰ干渉回避の基本的動作を説明する図。
【図８】ＡＰ干渉回避を考慮に入れた場合のＭＴバッテリーセービングにおけるＭＴ電力供給／停止を示した図。
【図９】 1024フレーム後のフレーム開始時間の存在確率を示した図。
【図１０】ＡＰのフレーム送出に対するＭＴ電力供給／停止の関係を示す図にｎフレーム後のフレームの発生確率を付加した図。
【図１１】本発明の一実施例であるスリープ処理部の演算処理を説明する図。
【図１２】本発明の一実施例であるスリープ処理部によるスリープフレーム数―概算消費電力グラフの一例。
【図１３】本発明の一実施例であるスリープ処理部によるスリープフレーム数―概算消費電力グラフの一例。
【図１４】本発明の一実施例であるスリープ処理部に関する基本的な構成図。
【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 ＢＣＨデータ解析部
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
１０７ タイマーカウント演算部
１０８ ディコーダ部
１０９ フレーム同期検出部
１２１ 第１のタイマーカウント演算部
１２２ 第２のタイマーカウント演算部
１２３ 選択部
１２４ タイマーカウントＬＵＴ部
２０１ ＡＰ（無線基地局）
２０２ ＭＴ（無線端末局）
Claims (5)
- 情報の送受信を行う無線基地局と、該無線基地局と無線により情報の送受信を行う無線端末局とからなる無線アクセスシステムにおいて、
上記無線端末局はその待機状態におけるバッテリーセービング時の電力制御を行うスリープ処理部を有し、
該スリープ処理部は、第１のタイマーカウント演算部と、第２のタイマーカウント演算部と、前記第１のタイマーカウント演算部と前記第２のタイマーカウント演算部との演算結果に対して、いずれかの前記演算結果を選択する選択部と、を有し、
前記第１のタイマーカウント演算部は、スリープフレーム数に対して、異なる無線基地局による送出フレームの干渉回避（ＡＰ干渉回避）を考慮に入れて推定した前記スリープフレーム数後のフレームの存在する可能性のある時間区間のいずれよりも前の時間で受信可能とする起動時間を算出し、スリープフレーム数に応じて動作クロックを選択し、前記動作クロックに基づき、タイマーカウント数を算出するように構成され、
前記第２のタイマーカウント演算部は、スリープフレーム数に対して、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定した前記スリープフレーム数後のフレームの存在する可能性のある時間区間のいずれよりも前の時間に、ＡＰ干渉回避を考慮に入れないで推定したフレーム開始時間が存在するフレームであって、前記フレームに対して、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定したフレーム開始時間の存在確率に基づき、受信可能とする起動時間を算出し、スリープフレーム数に応じて動作クロックを選択し、前記動作クロックに基づき、タイマーカウント数を算出するように構成され、
前記選択部は、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定したフレーム開始時間の存在確率に基づき、前記第１のタイマーカウント演算部の演算結果と、前記第２のタイマーカウント演算部の演算結果の各々に対して、目的とするＡＰの目的とするフレームを検出するに要する消費電力を算出し、前記消費電力の少ない演算結果を選択するように構成され、
前記選択部による選択結果に基づき、バッテリーセービングにおける回路起動、電力供給を制御するように構成されたことを特徴とする無線アクセスシステム。 - 情報の送受信を行う無線基地局と、該無線基地局と無線により情報の送受信を行う無線端末局とからなる無線アクセスシステムにおいて、
上記無線端末局はその待機状態におけるバッテリーセービング時の電力制御を行うスリープ処理部を有し、
該スリープ処理部は、第１のタイマーカウント演算部と、第２のタイマーカウント演算部と、前記第１のタイマーカウント演算部と前記第２のタイマーカウント演算部との演算結果に対して、いずれかの前記演算結果を選択する選択部と、を有し、
前記第１のタイマーカウント演算部は、スリープフレーム数に対して、異なる無線基地局による送出フレームの干渉回避（ＡＰ干渉回避）を考慮に入れて推定した前記スリープフレーム数後のフレームの存在する可能性のある時間区間のいずれよりも前の時間で受信可能とする起動時間を算出し、スリープフレーム数に応じて動作クロックを選択し、前記動作クロックに基づき、タイマーカウント数を算出するように構成され、
前記第２のタイマーカウント演算部は、スリープフレーム数に対して、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定した前記スリープフレーム数後のフレームの存在する可能性のある時間区間のいずれの時間よりも前に存在する受信可能とする起動時間であって、前記受信可能とする起動時間をＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定したフレーム開始時間の存在確率に基づいて算出し、スリープフレーム数に応じて動作クロックを選択し、前記動作クロックに基づき、タイマーカウント数を算出するように構成され、
前記選択部は、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定したフレーム開始時間の存在確率に基づき、前記第１のタイマーカウント演算部の演算結果と、前記第２のタイマーカウント演算部の演算結果の各々に対して、目的とするＡＰの目的とするフレームを検出するに要する消費電力を算出し、前記消費電力の少ない演算結果を選択するように構成され、
前記選択部による選択結果に基づき、バッテリーセービングにおける回路起動、電力供給を制御するように構成されたことを特徴とする無線アクセスシステム。 - 第２のタイマーカウント演算部にて用いる存在確率、および選択部で用いる存在確率を、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定した各々目的とするフレーム数後のフレームに対する存在確率を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線アクセスシステム。
- 第２のタイマーカウント演算部にて用いる存在確率、および選択部で用いる存在確率を、ＡＰ干渉回避を考慮に入れて推定した前記スリープフレーム数後のフレームの存在する存在確率を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線アクセスシステム。
- 無線端末局の内部クロックによるフレーム開始時間と、無線接続する無線基地局が送出するフレームに対するフレーム同期検出によるフレーム開始時間に基づき、存在確率を動的に生成するフレーム存在確率分布生成部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線アクセスシステム。
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