JP5933980B2 - ユーザ装置、基地局、無線通信システム、および通信制御方法 - Google Patents

ユーザ装置、基地局、無線通信システム、および通信制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、ユーザ装置、基地局、無線通信システム、および通信制御方法に関する。
無線通信システムで用いられるユーザ装置(User Equipment,UE)において、無線通信が実行されない期間が継続した場合に、間欠受信(Discontinuous Reception,DRX)を実行する技術が知られている。以上の技術においては、下りパケットがユーザ装置に受信される度に、間欠受信状態に遷移すべきことを判定するためのDRX起動タイマ(DRX inactivity timer)が起動される。DRX起動タイマが満了するまでに下りパケットが受信されない場合、ユーザ装置は間欠受信状態に遷移して下りパケット受信を間欠的に(断続的に)行うようになるので、常に下りパケットを受信可能とする(常に連続受信状態が継続する)構成と比較して、ユーザ装置の消費電力を削減することが可能である。
例えば、非特許文献1には、基地局がユーザ装置へ間欠受信状態への遷移を指示する技術が開示されている。非特許文献1の技術では、ユーザ装置が下りパケットを受信しない時間が長くなる程、間欠受信状態中のスリープ期間(受信動作を実行しない期間)の長さを長く設定することで、ユーザ装置の消費電力削減が図られている。
IEEE Standard 802.16e-2005
基地局からユーザ装置への遷移指示が必要な非特許文献1の技術では、基地局からユーザ装置へのシグナリング量が増大する可能性がある。また、非特許文献1の技術では、パケット通信が無い状態が継続する際、スリープ期間が到来する度にスリープ期間の長さが2倍になるという固定的な制御が実行されるため、設定されるスリープ期間の長さが適切で無い可能性があり、ひいては実行される間欠受信動作が適切で無い可能性がある。
以上の事情に鑑み、本発明は、基地局とユーザ装置との間のシグナリング量を削減しつつ、間欠受信動作を適切に実行可能とすることを目的とする。
本発明のユーザ装置は、基地局から送信される下りパケットを継続的に受信する連続受信状態および前記下りパケットを間欠的に受信する間欠受信状態にて動作可能な無線通信部と、前記下りパケットを受信した際に、前記下りパケットの頻度に関する値を算定する統計値算定部と、前記頻度に関する値に基づいて、前記連続受信状態において下りパケットを受信しなくなってから前記間欠受信状態に遷移するまでの所要時間である遷移タイマ値と、前記間欠受信状態において下りパケット受信を実行する周期である受信周期との少なくともいずれかを含む間欠受信パラメータを算定して前記無線通信部に設定するパラメータ設定部とを備える。
以上の構成によれば、ユーザ装置が、自ら受信した下りパケットの頻度に関する値に基づいて、そのユーザ装置の間欠受信パラメータ(遷移タイマ値および受信周期)を決定するので、ユーザ装置が基地局から間欠受信パラメータを通知される構成と比較して、基地局とユーザ装置との間のシグナリング量を削減することが可能である。また、下りパケットの頻度に関する値に基づいて動的に算定された間欠受信パラメータに基づいて、間欠受信状態に遷移するまでの所要時間および間欠受信状態にて受信動作を実行する受信周期が定められるので、下りパケットが発生する頻度に関わらず固定的な制御を実行する構成と比較して、連続受信状態と間欠受信状態との遷移および間欠受信状態における受信周期をより適切に定めることが可能となる。
本発明の好適な態様によれば、前記統計値算定部は、単位時間当たりの下りパケット到着数である下りパケット到着率を前記下りパケットの頻度に関する値として算定し、前記パラメータ設定部は、過去に算定された下りパケット到着率の確率分布を事前分布として記憶する分布記憶部と、前記統計値算定部から供給された現時点における前記下りパケット到着率が前記分布記憶部から供給された前記事前分布の下で生じる尤度を算定し、ベイズ推定を用いて前記事前分布と前記尤度とから下りパケット到着率の事後分布を算定し、当該事後分布を新たな事前分布として前記分布記憶部に記憶させるベイズ更新部と、前記ベイズ更新部が算定した前記下りパケット到着率の事後分布に基づいて下りパケット到着間隔を算定し、当該下りパケット到着間隔に基づいて前記遷移タイマ値および前記受信周期の少なくともいずれかを算定するパラメータ算定部とを備える。
以上の構成によれば、過去に算定された下りパケット到着率の確率分布(事前分布)と、現時点の下りパケット到着率が事前分布の下で生じる尤度とに基づいて算定された事後分布に基づいて間欠受信パラメータ(遷移タイマ値および間欠受信周期)が算定されて受信状態の遷移が制御されるので、現時点の下りパケット到着率のみに基づいて間欠受信パラメータを算定する構成と比較して、連続受信状態と間欠受信状態との遷移および間欠受信状態における受信周期をより適切に定めることが可能となる。
本発明の基地局は、基地局から送信される下りパケットを継続的に受信する連続受信状態および前記下りパケットを間欠的に受信する間欠受信状態にて動作可能なユーザ装置との間でパケットを送受信して無線通信を実行可能な基地局であって、前記下りパケットを前記ユーザ装置に送信した際に、当該ユーザ装置における前記下りパケットの頻度に関する値を推定する統計値推定部と、前記頻度に関する値に基づいて、当該ユーザ装置における、前記連続受信状態において下りパケットを受信しなくなってから前記間欠受信状態に遷移するまでの所要時間である遷移タイマ値と、前記間欠受信状態において下りパケット受信を実行する周期である受信周期との少なくともいずれかを含む間欠受信パラメータを推定するパラメータ推定部と、前記パラメータ推定部が推定した前記間欠受信パラメータに基づいて当該ユーザ装置の受信状態を推定する受信状態推定部と、前記受信状態推定部が、当該ユーザ装置が前記連続受信状態であると推定する場合において、または当該ユーザ装置が前記間欠受信状態であって間欠受信を実行していると推定する場合において、当該ユーザ装置に下りパケットを送信する無線通信部とを備える。
本発明の好適な態様によれば、前記統計値推定部は、当該ユーザ装置における単位時間当たりの下りパケット到着数である下りパケット到着率を前記頻度に関する値として推定し、前記パラメータ推定部は、過去に推定された当該ユーザ装置における下りパケット到着率の確率分布を事前分布として記憶する分布記憶部と、前記分布記憶部から供給された前記事前分布の下で前記統計値推定部から供給された現時点における前記下りパケット到着率が生じる尤度を算定し、ベイズ推定を用いて前記事前分布と前記尤度とから下りパケット到着率の事後分布を算定し、当該事後分布を新たな事前分布として前記分布記憶部に記憶させるベイズ更新部と、前記ベイズ更新部が算定した前記下りパケット到着率の事後分布に基づいて当該ユーザ装置における下りパケット到着間隔を推定し、当該下りパケット到着間隔に基づいて当該ユーザ装置における前記遷移タイマ値および前記受信周期の少なくともいずれかを算定するパラメータ算定部とを備える。
また、本発明は、上述したユーザ装置および上述した基地局を備える無線通信システムの発明としても把握され得る。
本発明の通信制御方法は、ユーザ装置との間でパケットを送受信して無線通信を実行可能な基地局と、前記基地局から送信される下りパケットを継続的に受信する連続受信状態および前記下りパケットを間欠的に受信する間欠受信状態にて動作可能なユーザ装置と を備える無線通信システムにおける通信制御方法であって、前記ユーザ装置において、前記下りパケットを受信した際に、前記下りパケットの頻度に関する値を算定することと、前記頻度に関する値に基づいて、前記連続受信状態において下りパケットを受信しなくなってから前記間欠受信状態に遷移するまでの所要時間である遷移タイマ値と、前記間欠受信状態において下りパケット受信を実行する周期である受信周期との少なくともいずれかを含む間欠受信パラメータを算定して無線通信に利用することと、前記基地局において、前記下りパケットを前記ユーザ装置に送信した際に、当該ユーザ装置における前記下りパケットの頻度に関する値を推定することと、推定された前記頻度に関する値に基づいて、当該ユーザ装置における前記遷移タイマ値と前記受信周期との少なくともいずれかを含む間欠受信パラメータを推定することと、推定された前記間欠受信パラメータに基づいて当該ユーザ装置の受信状態を推定することと、当該ユーザ装置が前記連続受信状態であると推定される場合において、または当該ユーザ装置が前記間欠受信状態であって間欠受信を実行していると推定される場合において、当該ユーザ装置に下りパケットを送信することとを備える。
本発明の第1実施形態に係る無線通信システムを示すブロック図である。 本発明の第1実施形態に係るユーザ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第1実施形態に係る基地局の構成を示すブロック図である。 第1実施形態における連続受信状態と間欠受信状態との状態遷移の様子を示す図である。 前記状態遷移におけるユーザ装置の動作を示すフローチャートである。 前記状態遷移における基地局の動作を示すフローチャートである。 本発明の第2実施形態に係るユーザ装置の構成を示すブロック図である。 第2実施形態の下りパケット到着率の確率分布の算出の説明図である。 本発明の第2実施形態に係る基地局の構成を示すブロック図である。
第1実施形態
図1は、本発明の第1実施形態に係る無線通信システム1のブロック図である。無線通信システム1は、ユーザ装置UEと基地局NBとを備える。図1をはじめ、本実施形態では便宜的に1つのユーザ装置UEおよび1つの基地局NBのみが例示されるが、無線通信システム1が複数のユーザ装置UEおよび複数の基地局NBを含み得ることは当然に理解される。
無線通信システム1内の各要素(基地局NB、ユーザ装置UE等)は、所定の無線アクセス技術(Radio Access Technology)、例えばLTE(Long Term Evolution)に従って無線通信を行う。本実施形態では、無線通信システム1がLTEに従って動作する形態を例示して説明するが、本発明の技術的範囲を限定する趣旨ではない。本発明は、必要な設計上の変更を施した上で、他の無線アクセス技術にも適用可能である。なお、基地局NBとユーザ装置UEとの間の無線通信の方式は任意である。例えば、下りリンクではOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)が採用され得、上りリンクではSC−FDMA(Single-Carrier Frequency Division Multiple Access)が採用され得る。
図2は、第1実施形態のユーザ装置UEの構成を示すブロック図である。ユーザ装置UEは、無線通信部110と統計値算定部120とパラメータ設定部130とを備える。なお、音声・映像等を出力する出力装置およびユーザからの指示を受け付ける入力装置等の図示は、便宜的に省略されている。
無線通信部110は、基地局NBと無線通信を実行するための要素であり、送受信アンテナと、基地局NBから電波を受信して電気信号に変換する変換回路と、音声信号等の電気信号を電波に変換して送信する送信回路とを含む。無線通信部110は、基地局NBから送信される下りパケットを継続的に受信する連続受信状態および下りパケットを間欠的に(断続的に)受信する間欠受信状態にて動作することが可能である。
統計値算定部120は、無線通信部110が基地局NBからの下りパケットを受信する度に、下りパケットの頻度に関する値として下りパケット到着率λ(単位時間当たりの下りパケット到着数)を算定する。パラメータ設定部130は、下りパケットの頻度に関する値(下りパケット到着率λ)に基づいて、間欠受信パラメータ(遷移タイマ値Twおよび間欠受信周期Tc)を算定し、無線通信部110に設定する。無線通信部110は、設定された間欠受信パラメータ(遷移タイマ値Twおよび間欠受信周期Tc)に基づいて受信動作を実行する。上述した値および動作の詳細については後述される。
統計値算定部120およびパラメータ設定部130は、ユーザ装置UE内の図示しないCPU(Central Processing Unit)が、図示しない記憶部に記憶されたコンピュータプログラムを実行し、そのコンピュータプログラムに従って機能することにより実現される機能ブロックであり得る。
図3は、第1実施形態の基地局NBの構成を示すブロック図である。基地局NBは、無線通信部210と統計値推定部220とパラメータ推定部230と受信状態推定部240とを備える。
無線通信部210は、ユーザ装置UEと無線通信を実行するための要素であり、送受信アンテナと、ユーザ装置UEから電波を受信して電気信号に変換する受信回路と、音声信号等の電気信号を電波に変換して送信する送信回路とを含む。
統計値推定部220は、無線通信部210がユーザ装置UEに下りパケットを送信する度に、そのユーザ装置UEにおける下りパケットの頻度に関する値として下りパケット到着率λを推定する。基地局NBがユーザ装置UEに対して送信する下りパケットの送信率が、そのユーザ装置UEの下りパケット到着率λに対応することは、当然に理解される。パラメータ推定部230は、統計値推定部220が推定した下りパケット到着率λに基づいて、そのユーザ装置UEにおける間欠受信パラメータ(遷移タイマ値Twおよび間欠受信周期Tc)を推定する。受信状態推定部240は、推定された間欠受信パラメータ(遷移タイマ値Twおよび間欠受信周期Tc)に基づいて、そのユーザ装置UEの受信状態を推定する。上述した値および動作の詳細については後述される。
統計値推定部220、パラメータ推定部230、および受信状態推定部240は、基地局NB内の図示しないCPUが、図示しない記憶部に記憶されたコンピュータプログラムを実行し、そのコンピュータプログラムに従って機能することにより実現される機能ブロックであり得る。
図4ないし図6を参照して、本実施形態の受信状態遷移におけるユーザ装置UEおよび基地局NBの動作を説明する。図4はユーザ装置UEの動作を示すフローチャートであり、図5は基地局NBの動作を示すフローチャートである。図6は、連続受信状態と間欠受信状態との遷移の様子を示す図である。
図4を参照してユーザ装置UEの動作を説明する。ユーザ装置UEは、動作開始時点では連続受信状態にあるものとする。図4のフローチャートの動作が開始すると、ユーザ装置UEのパラメータ設定部130は、自機の間欠受信パラメータ(遷移タイマ値Twおよび間欠受信周期Tc)を算定して無線通信部110に設定する(S10)。より具体的には、パラメータ設定部130は、遷移タイマ値Twおよび間欠受信周期Tcとして所定の初期値を無線通信部110に設定する。無線通信部110は、設定された遷移タイマ値Twが経過すると満了する遷移タイマを起動する(S11)。遷移タイマ値Twは、連続受信状態において下りパケットを受信しなくなってから間欠受信状態に遷移するまでの所要時間を示す。間欠受信周期Tcは、間欠受信状態において下りパケットの受信を実行する周期を示す。
ユーザ装置UEは、基地局NBから下りパケットを受信したか否かを判定する(S12)。下りパケットを受信した場合(S12:YES)、ユーザ装置UEは、新たな間欠受信パラメータを算定して無線通信部110に設定する(S10)。
具体的には、統計値算定部120が、遷移タイマ起動からの経過時間と受信した下りパケット数とに基づいて、下りパケット到着率λ(単位時間当たりの下りパケット到着数)を算出する。そして、パラメータ設定部130が、下りパケット到着率λの逆数としてパケット到着間隔Ta(=1/λ)を算出し、パケット到着間隔Taに基づいて(例えば、パケット到着間隔Taにそれぞれ異なる定数を乗ずることによって)遷移タイマ値Twおよび間欠受信周期Tcを決定する。決定された遷移タイマ値Twおよび間欠受信周期Tcが、無線通信部110に設定される。
他方、ユーザ装置UEが下りパケットを受信しなかった場合(S12:NO)、無線通信部110は、遷移タイマが満了したか(遷移タイマ起動からの経過時間が遷移タイマ値Tw以上であるか)否かを判定する(S13)。遷移タイマが満了していない場合には(S13:NO)、ステップS12に戻って下りパケットを受信したか否かを判定する。遷移タイマが満了した場合(S13:YES)、ユーザ装置UEは連続受信状態から間欠受信状態に遷移し、動作はステップS14に進む。
間欠受信状態が開始すると、ユーザ装置UE(無線通信部110)は、設定された間欠受信周期Tcが経過すると満了する間欠受信タイマを起動する(S14)。無線通信部110は、間欠受信タイマが満了したか(すなわち、間欠受信タイマ起動からの経過時間が間欠受信周期Tc以上であるか)否かを判定する(S15)。間欠受信タイマが満了していない場合には(S15:NO)、ステップS15を繰り返して間欠受信タイマの満了を待機する。間欠受信タイマが満了した場合(S15:YES)、ユーザ装置UEは間欠受信を実行する(S16)。間欠受信動作においては、所定の受信期間Tr(例えば、6 ms)だけ受信動作が実行される。
間欠受信を実行した結果、無線通信部110が基地局NBからの下りパケットを受信しなかった場合(S17:NO)、ユーザ装置UE(無線通信部110)は、設定された間欠受信周期Tcが経過すると満了する間欠受信タイマを起動する(S14)。他方、間欠受信によって無線通信部110が下りパケットを受信した場合(S17:YES)、ユーザ装置UEは間欠受信状態から連続受信状態に遷移し、動作はステップS10へ戻る。
図5を参照して基地局NBの動作を説明する。前述と同様、ユーザ装置UEは、動作開始時点では連続受信状態にあるものとする。図5のフローチャートの動作が開始すると、基地局NBのパラメータ推定部230は、ユーザ装置UEの間欠受信パラメータ(遷移タイマ値Twおよび間欠受信周期Tc)を推定して無線通信部210に設定する(S20)。より具体的には、パラメータ推定部230は、そのユーザ装置UEに対する遷移タイマ値Twおよび間欠受信周期Tcとして、所定の初期値を無線通信部210に設定する。無線通信部210は、設定された遷移タイマ値Twが経過すると満了する遷移タイマを起動する(S21)。
基地局NBは、そのユーザ装置UEに対して送信すべき下りパケットがあるか否かを判定する(S22)。送信すべき下りパケットがある場合(S22:YES)、基地局NBはその下りパケットをユーザ装置UEに送信し(S23)、そのユーザ装置UEの間欠受信パラメータを新たに推定して無線通信部110に設定する(S20)。
具体的には、図5で説明したユーザ装置UEの動作と同様に、統計値推定部220がそのユーザ装置UEにおける下りパケット到着率λ(単位時間当たりの下りパケット到着数)を算出する。なお、ユーザ装置UEにおける下りパケット到着率λは、基地局NBにおける下りパケット送信率(単位時間当たりの下りパケット送信数)に対応する。そして、パラメータ推定部230が、パケット到着間隔Ta(=1/λ)を算出し、算出されたパケット到着間隔Taに基づいて遷移タイマ値Twおよび間欠受信周期Tcを推定する。推定された遷移タイマ値Twおよび間欠受信周期Tcが、無線通信部210に設定される。
他方、送信すべき下りパケットがない場合(S22:NO)、無線通信部210は、遷移タイマが満了したか否かを判定する(S24)。遷移タイマが満了していない場合には(S24:NO)、ステップS22に戻ってそのユーザ装置UEに送信すべき下りパケットがあるか否かを判定する。遷移タイマが満了した場合(S24:YES)、受信状態推定部240が、そのユーザ装置UEは間欠受信状態にあると推定し、動作はステップS25に進む。
ユーザ装置UEが間欠受信状態にあると推定されると、基地局NB(無線通信部210)は、設定された間欠受信周期Tcが経過すると満了する間欠受信タイマを起動する(S26)。無線通信部210は、間欠受信タイマが満了したか否かを判定する(S27)。間欠受信タイマが満了していない場合には(S27:NO)、ステップS27を繰り返して間欠受信タイマの満了を待機する。間欠受信タイマが満了した場合(S27:YES)、受信状態推定部240がそのユーザ装置UEは受信動作を実行していると推定し、そのユーザ装置UEに対して送信すべき下りパケットがあるか否かを無線通信部210が判定する(S28)。
送信すべき下りパケットがない場合(S28:NO)、基地局NB(無線通信部210)は、設定された間欠受信周期Tcが経過すると満了する間欠受信タイマを起動する(S26)。他方、送信すべき下りパケットがある場合(S28:YES)、基地局NB(無線通信部210)はその下りパケットをユーザ装置UEへ送信し(S29)、受信状態推定部240はそのユーザ装置UEが連続受信状態に遷移したと推定する(S30)。その後、動作はステップS10へ戻る。
間欠受信状態における以上の基地局NBの動作を換言すると、基地局NBは、ユーザ装置UEが受信動作を行っていない場合には、ネットワーク側からデータを受信してもそのユーザ装置UEに下りパケットを送信せず、ユーザ装置UEが受信動作を始めたと推定される期間まで待機してから下りパケットを送信する。
図6を参照して、以上に説明したユーザ装置UEおよび基地局NBによる受信状態遷移の様子の一例を説明する。以下、図4および図5におけるステップに対応する動作には、対応するステップ番号を付して説明する。図6においては、ユーザ装置UEは当初連続受信状態にあると想定する。
ユーザ装置UEへ送信すべきデータをネットワーク側から受信すると、基地局NBは、ユーザ装置UEへ下りパケットを送信する(S22,S23)と共に、そのユーザ装置UEにおける間欠受信パラメータ(Tw(1)およびTc(1)。括弧内の数値は間欠受信パラメータが設定された回数を示す。以下同様とする)を推定して遷移タイマを起動する(S20,S21)。一方、そのユーザ装置UEは、基地局NBからの下りパケットを受信し(S12)、間欠受信パラメータ((Tw(1)およびTc(1))を算定して遷移タイマを起動する(S10,S11)。
図6の例では、遷移タイマ値Tw(1)の遷移タイマが満了する前に、ネットワーク側からユーザ装置UEへのデータを基地局NBが再度受信する。そして、上述と同様に、下りパケットの送受信および間欠受信パラメータ((Tw(2)およびTc(2))の算定(推定)が実行され、ユーザ装置UEおよび基地局NBにおいて遷移タイマ値Tw(2)の遷移タイマが起動される。
続いて、遷移タイマ値Tw(2)の遷移タイマが満了する前に、ネットワーク側からユーザ装置UEへのデータを基地局NBが再度受信し、上述と同様に、間欠受信パラメータ((Tw(3)およびTc(3))の算定(推定)、および遷移タイマ値Tw(3)の遷移タイマの起動が、ユーザ装置UEおよび基地局NBにおいて実行される。
図6の例では、遷移タイマ値Tw(3)の遷移タイマが満了するまで基地局NBはネットワーク側からユーザ装置UEへのデータを受信せず(S24:YES)、ひいてはユーザ装置UEも遷移タイマ値Tw(3)の遷移タイマが満了するまで下りパケットを受信しない(S13:YES)。したがって、ユーザ装置UEは間欠受信状態へと遷移し、基地局NB(受信状態推定部240)はそのユーザ装置UEが間欠受信状態であると推定する(S25)。
その後、ユーザ装置UEおよび基地局NBは間欠受信周期Tc(3)の間欠受信タイマを起動する(S14,S26)。ユーザ装置UEは、間欠受信タイマが満了するまでの間、受信動作を停止する(S15:NO)。そして、間欠受信タイマが満了すると(S15:YES)、期間Trにわたって間欠受信を実行する(S16)。間欠受信を実行しても下りパケットを受信しない場合(S17:NO)、ユーザ装置UEは再度間欠受信タイマを起動する(S14)。また、基地局NBは、間欠受信タイマが満了するまでの間、そのユーザ装置UEへの下りパケット送信を停止する(S27:NO)。間欠受信タイマが満了してもユーザ装置UEへ送信すべき下りパケットがない場合(S28:NO)、ユーザ装置UEと同様に、基地局NBは再度間欠受信タイマを起動する(S26)。
基地局NBは、間欠受信タイマが満了するまでにネットワーク側からデータを受信しても、そのデータに基づく下りパケットを直ちにはユーザ装置UEに送信せず、ユーザ装置UEが間欠受信を実行する期間となるまで待機してから下りパケットを送信する(S27:YES,S28:YES,S29)。そして、受信状態推定部240は、その下りパケットに基づいてユーザ装置UEが連続受信状態に遷移したと推定する(S30)。
ユーザ装置UEは、ステップS16の間欠受信により下りパケットを受信すると(S17:YES)、連続受信状態に遷移する。
以上に説明した実施の形態によれば、ユーザ装置UEが、自ら受信した下りパケットの頻度に関する値(下りパケット到着率λ)に基づいて、そのユーザ装置UEの間欠受信パラメータ(遷移タイマ値Twおよび間欠受信周期Tc)を決定するので、ユーザ装置UEが基地局NBから間欠受信パラメータを通知される構成と比較して、基地局NBとユーザ装置UEとの間のシグナリング量を削減することが可能である。また、下りパケットの頻度に関する値に基づいて動的に算定された間欠受信パラメータに基づいて、間欠受信状態に遷移するまでの所要時間および間欠受信状態にて受信動作を実行する受信周期が定められるので、下りパケットが発生する頻度に関わらず固定的な制御を実行する構成と比較して、連続受信状態と間欠受信状態との遷移および間欠受信状態における受信周期をより適切に定めることが可能となる。
第2実施形態
第1実施形態のパラメータ設定部130およびパラメータ推定部230は、現時点で算出された下りパケット到着率λに基づいて間欠受信パラメータを設定(推定)する。第2実施形態では、過去の下りパケット到着率λをも考慮に入れて間欠受信パラメータが設定(推定)される。
図7は、本発明の第2実施形態に係るユーザ装置UEの構成を示すブロック図である。第2実施形態において、ユーザ装置UEのパラメータ設定部130は、ベイズ更新部132とパラメータ算定部134と分布記憶部136とを備える。なお、パラメータ設定部130以外の構成は第1実施形態と同様である。
分布記憶部136は、過去に算定された下りパケット到着率λの確率分布を事前分布として記憶する。ベイズ更新部132は、統計値算定部120から供給された現時点における下りパケット到着率λが、分布記憶部136から供給された事前分布の下で生じる尤度を算定し、事前分布と尤度からベイズ推定を用いて下りパケット到着率λの事後分布を算定する。算定された事後分布は、新たな事前分布としてベイズ更新部132が分布記憶部136に記憶させる。パラメータ算定部134は、ベイズ更新部132が算定した下りパケット到着率λの事後分布に基づいて下りパケット到着間隔Taを算定し、算定された下りパケット到着間隔Taに基づいて間欠受信パラメータ(遷移タイマ値Twおよび間欠受信周期Tc)を算定して、無線通信部110に設定する。
図8を参照して、下りパケット到着率λの確率分布の算出を、具体例を踏まえてより詳細に説明する。概略的には、下りパケット到着率λの事前分布p(a)と、事前分布p(a)の下で現時点における下りパケット到着率λ(事象m)が生じる尤度p(m|a)とに基づいたベイズ推定により下りパケット到着率λの新たな確率分布(事後分布p(a|m))が算出される。なお、以下に示す具体例は説明のために提示されるものであり、本発明を限定するもので無いことは当然に理解される。
図8(A)は、事前分布p(a)の一例として、ユーザ装置UEの分布記憶部136に初期値として供給される下りパケット到着率λの確率分布を示す。この事前分布p(a)は、平均値が10パケット/秒、標準偏差が5のポアソン分布に従うと想定する。図8(B)は、以上の事前分布p(a)の下において、ユーザ装置UEの統計値算定部120が30パケット/秒という下りパケット到着率λ(事象m)を算定したことを示す。事象mが観測される確率は尤度p(m|a)と表現される。図8(C)は、ユーザ装置UEのベイズ更新部132が、分布記憶部136から供給される事前分布p(a)と、統計値算定部120から供給される現時点の下りパケット到着率λから求まる尤度p(m|a)とを用いてベイズ推定により修正した下りパケット到着率λの確率分布(事後分布p(a|m))を示す。この事後分布p(a|m)は、平均値が29.6パケット/秒に従う分布であって、事前分布p(a)を現時点の情報(尤度p(m|a))で修正することによって求められた、現時点のユーザ装置UEにおける下りパケット到着率λの確率分布をより確からしく示す分布である。算出された事後分布p(a|m)は新たな事前分布p(a)として分布記憶部136に記憶され、ユーザ装置UEが下りパケットを受信する度に以上の動作が繰り返される。また、ベイズ更新部132により算出された事後分布p(a|m)(下りパケット到着率λの分布の平均値)はパラメータ算定部134に供給され、下りパケット到着間隔Taの算定に用いられる。下りパケット到着間隔Taに基づいて間欠受信パラメータが算定され無線通信部110に設定されることは前述の通りである。
図9は、本発明の第2実施形態に係る基地局NBの構成を示すブロック図である。第2実施形態において、基地局NBのパラメータ推定部230は、ベイズ更新部232とパラメータ算定部234と分布記憶部236とを備える。ベイズ更新部232とパラメータ算定部234と分布記憶部236との動作は、図7および図8を参照して前述したユーザ装置UEにおける確率分布の算定と同様であり、パラメータ算定部234により算定された間欠受信パラメータが受信状態推定部240に供給される点において前述の内容と異なる。なお、パラメータ推定部230以外の構成は第1実施形態と同様である。
以上に説明した実施の形態によれば、過去に算定された下りパケット到着率λの確率分布(事前分布p(a))と、現時点の下りパケット到着率λが事前分布p(a)の下で生じる尤度p(m|a)とに基づいて算定された事後分布p(a|m)に基づいて間欠受信パラメータ(遷移タイマ値Twおよび間欠受信周期Tc)が算定されて受信状態の遷移が制御されるので、現時点の下りパケット到着率λのみに基づいて間欠受信パラメータを算定する構成と比較して、連続受信状態と間欠受信状態との遷移および間欠受信状態における受信周期をより適切に定めることが可能となる。
変形例
以上の実施の形態は多様に変形される。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様は相互に矛盾しない限り適宜に併合され得る。
(1)変形例1
以上の実施形態では、統計値算定部120または統計値推定部220が、遷移タイマ起動からの経過時間に基づいて下りパケット到着率λを算出するが、下りパケット到着率λを算定する期間の範囲は任意である。例えば、遷移タイマ起動とは無関係に、過去の所定期間(例えば過去10秒間)にわたる下りパケット到着率λを算出してもよい。
(2)変形例2
以上の実施形態では、パラメータ設定部130またはパラメータ推定部230が、統計値算定部120または統計値推定部220が算出した下りパケット到着率λに基づいて下りパケット到着間隔Taを算定する。しかし、統計値算定部120または統計値推定部220が、下りパケット到着率λに基づかず、下りパケットの到着時刻等から下りパケット到着間隔Taを直接的に算出してもよい。すなわち、統計値算定部120または統計値推定部220が算定する統計値(下りパケットの頻度に関する値)は、下りパケット到着率λでもよく、下りパケット到着間隔Taでもよく、その他の値でもよい。さらに、統計値算定部120または統計値推定部220を設けず、パラメータ設定部130またはパラメータ推定部230が直接的に下りパケット到着間隔Taを算出してもよい。
(3)変形例3
以上の実施形態では、パラメータ設定部130またはパラメータ推定部230がパケット到着間隔Taに定数を乗ずることによって間欠受信パラメータが決定される。しかし、間欠受信パラメータを決定する際のパケット到着間隔Taの使用方法は任意である。例えば、ユーザ装置UEにおけるパケット到着間隔Taの確率分布を用いて、パケット到着間隔Taの99パーセンタイル値を遷移タイマ値Twとし、パケット到着間隔Taの50パーセンタイル値(中央値)を間欠受信周期Tcとしてもよい。また、以上とは異なるパーセンタイル値を用いて間欠受信パラメータを決定してもよいことは当然に理解される。
(4)変形例4
以上の実施形態では、下りパケットの頻度に関する値(下りパケット到着率λ等)に基づいて、各間欠受信パラメータ(遷移タイマ値Twおよび間欠受信周期Tc)が動的に設定されたが、いずれかの間欠受信パラメータのみが動的に設定され、その他の間欠受信パラメータが固定的に設定される構成も採用可能である。
(5)変形例5
以上の実施形態では、統計値算定部120または統計値推定部220が、下りパケットを受信する度に下りパケットの頻度に関する値(下りパケット到着率λ等)を算定(推定)する。しかし、下りパケットを受信する度にではなく、所定の複数個の下りパケットを受信する度に下りパケットの頻度に関する値を算定(推定)してもよいし、最後の推定(算定)から所定期間経過後に最初に下りパケットを受信した際に下りパケットの頻度に関する値を算定(推定)してもよい。また、下りパケットの受信とは無関係に、一定期間ごとに下りパケットの頻度に関する値を算定(推定)してもよい。
(6)変形例6
第2実施形態では、ベイズ推定を用いて下りパケットの頻度に関する値(下りパケット到着率λ)の確率分布を算定したが、他の公知の手法を利用して下りパケットの頻度に関する値の確率分布を算定してもよい。例えば、公知のカルマンフィルタを用いて算定する構成が採用可能である。
(7)変形例7
ユーザ装置UEは、基地局NBと無線通信が可能な任意の装置である。すなわち、ユーザ装置UEは、例えばフィーチャーフォンまたはスマートフォン等の携帯電話端末でもよく、デスクトップ型パーソナルコンピュータでもよく、ノート型パーソナルコンピュータでもよく、UMPC(Ultra-Mobile Personal Computer)でもよく、携帯用ゲーム機でもよく、その他の無線端末でもよい。
(8)変形例8
無線通信システム1内の各要素(基地局NB、ユーザ装置UE)においてCPUが実行する各機能は、CPUの代わりに、ハードウェアで実行してもよいし、例えばFPGA(Field Programmable Gate Array)、DSP(Digital Signal Processor)等のプログラマブルロジックデバイスで実行してもよい。
1……無線通信システム、UE……ユーザ端末、110……無線通信部、120……統計値算定部、130……パラメータ設定部、132……ベイズ更新部、134……パラメータ算定部、136……分布記憶部、NB……基地局、210……無線通信部、220……統計値推定部、230……パラメータ推定部、232……ベイズ更新部、234……パラメータ算定部、236……分布記憶部、240……受信状態推定部、λ……パケット到着率、Ta……パケット到着間隔、Tc……間欠受信周期、Tr……受信期間、Tw……遷移タイマ値、p(a)……事前分布、p(m|a)……尤度、p(a|m)……事後分布。

Claims (5)

  1. 基地局から送信される下りパケットを継続的に受信する連続受信状態および前記下りパケットを間欠的に受信する間欠受信状態にて動作可能な無線通信部と、
    前記下りパケットを受信した際に、単位時間当たりの下りパケット到着数である下りパケット到着率を前記下りパケットの頻度に関する値として算定する統計値算定部と、
    前記頻度に関する値に基づいて、前記連続受信状態において下りパケットを受信しなくなってから前記間欠受信状態に遷移するまでの所要時間である遷移タイマ値と、前記間欠受信状態において下りパケット受信を実行する周期である受信周期との少なくともいずれかを含む間欠受信パラメータを算定して前記無線通信部に設定するパラメータ設定部とを備え
    前記パラメータ設定部は、
    過去に算定された下りパケット到着率の確率分布を事前分布として記憶する分布記憶部と、
    前記統計値算定部から供給された現時点における前記下りパケット到着率が前記分布記憶部から供給された前記事前分布の下で生じる尤度を算定し、ベイズ推定を用いて前記事前分布と前記尤度とから下りパケット到着率の事後分布を算定し、当該事後分布を新たな事前分布として前記分布記憶部に記憶させるベイズ更新部と、
    前記ベイズ更新部が算定した前記下りパケット到着率の事後分布に基づいて下りパケット到着間隔を算定し、当該下りパケット到着間隔に基づいて前記遷移タイマ値および前記受信周期の少なくともいずれかを算定するパラメータ算定部とを備える
    ユーザ装置。
  2. 基地局から送信される下りパケットを継続的に受信する連続受信状態および前記下りパケットを間欠的に受信する間欠受信状態にて動作可能なユーザ装置との間でパケットを送受信して無線通信を実行可能な基地局であって、
    前記下りパケットを前記ユーザ装置に送信した際に、当該ユーザ装置における単位時間当たりの下りパケット到着数である下りパケット到着率を前記下りパケットの頻度に関する値として推定する統計値推定部と、
    前記頻度に関する値に基づいて、当該ユーザ装置における、前記連続受信状態において下りパケットを受信しなくなってから前記間欠受信状態に遷移するまでの所要時間である遷移タイマ値と、前記間欠受信状態において下りパケット受信を実行する周期である受信周期との少なくともいずれかを含む間欠受信パラメータを推定するパラメータ推定部と、
    前記パラメータ推定部が推定した前記間欠受信パラメータに基づいて当該ユーザ装置の受信状態を推定する受信状態推定部と、
    前記受信状態推定部が、当該ユーザ装置が前記連続受信状態であると推定する場合において、または当該ユーザ装置が前記間欠受信状態であって間欠受信を実行していると推定する場合において、当該ユーザ装置に下りパケットを送信する無線通信部とを備え
    前記パラメータ推定部は、
    過去に推定された当該ユーザ装置における下りパケット到着率の確率分布を事前分布として記憶する分布記憶部と、
    前記分布記憶部から供給された前記事前分布の下で前記統計値推定部から供給された現時点における前記下りパケット到着率が生じる尤度を算定し、ベイズ推定を用いて前記事前分布と前記尤度とから下りパケット到着率の事後分布を算定し、当該事後分布を新たな事前分布として前記分布記憶部に記憶させるベイズ更新部と、
    前記ベイズ更新部が算定した前記下りパケット到着率の事後分布に基づいて当該ユーザ装置における下りパケット到着間隔を推定し、当該下りパケット到着間隔に基づいて当該ユーザ装置における前記遷移タイマ値および前記受信周期の少なくともいずれかを算定するパラメータ算定部とを備える
    基地局。
  3. 請求項1に記載のユーザ装置および請求項に記載の基地局を備える
    無線通信システム。
  4. ユーザ装置との間でパケットを送受信して無線通信を実行可能な基地局と、
    前記基地局から送信される下りパケットを継続的に受信する連続受信状態および前記下りパケットを間欠的に受信する間欠受信状態にて動作可能なユーザ装置と
    を備える無線通信システムにおける通信制御方法であって、
    前記ユーザ装置において、
    前記下りパケットを受信した際に、単位時間当たりの下りパケット到着数である下りパケット到着率を前記下りパケットの頻度に関する値として算定することと、
    前記頻度に関する値に基づいて、前記連続受信状態において下りパケットを受信しなくなってから前記間欠受信状態に遷移するまでの所要時間である遷移タイマ値と、前記間欠受信状態において下りパケット受信を実行する周期である受信周期との少なくともいずれかを含む間欠受信パラメータを算定して受信状態の制御に利用することと、
    過去に算定された下りパケット到着率の確率分布を事前分布として分布記憶部に記憶させることと、
    現時点における前記下りパケット到着率が、前記分布記憶部から供給された前記事前分布の下で生じる尤度を算定し、ベイズ推定を用いて前記事前分布と前記尤度とから下りパケット到着率の事後分布を算定し、当該事後分布を新たな事前分布として前記分布記憶部に記憶させることと、
    前記下りパケット到着率の事後分布に基づいて下りパケット到着間隔を算定し、当該下りパケット到着間隔に基づいて前記遷移タイマ値および前記受信周期の少なくともいずれかを算定することと、
    前記基地局において、
    前記下りパケットを前記ユーザ装置に送信した際に、当該ユーザ装置における前記下りパケットの頻度に関する値を推定することと、
    推定された前記頻度に関する値に基づいて、当該ユーザ装置における前記遷移タイマ値と前記受信周期との少なくともいずれかを含む間欠受信パラメータを推定することと、
    推定された前記間欠受信パラメータに基づいて当該ユーザ装置の受信状態を推定することと、
    当該ユーザ装置が前記連続受信状態であると推定される場合において、または当該ユーザ装置が前記間欠受信状態であって間欠受信を実行していると推定される場合において、当該ユーザ装置に下りパケットを送信することとを備える
    通信制御方法。
  5. ユーザ装置との間でパケットを送受信して無線通信を実行可能な基地局と、
    前記基地局から送信される下りパケットを継続的に受信する連続受信状態および前記下りパケットを間欠的に受信する間欠受信状態にて動作可能なユーザ装置と
    を備える無線通信システムにおける通信制御方法であって、
    前記ユーザ装置において、
    前記下りパケットを受信した際に、前記下りパケットの頻度に関する値を算定することと、
    前記頻度に関する値に基づいて、前記連続受信状態において下りパケットを受信しなくなってから前記間欠受信状態に遷移するまでの所要時間である遷移タイマ値と、前記間欠受信状態において下りパケット受信を実行する周期である受信周期との少なくともいずれかを含む間欠受信パラメータを算定して受信状態の制御に利用することと、
    前記基地局において、
    前記下りパケットを前記ユーザ装置に送信した際に、当該ユーザ装置における単位時間当たりの下りパケット到着数である下りパケット到着率を前記下りパケットの頻度に関する値として推定することと、
    推定された前記頻度に関する値に基づいて、当該ユーザ装置における前記遷移タイマ値と前記受信周期との少なくともいずれかを含む間欠受信パラメータを推定することと、
    推定された前記間欠受信パラメータに基づいて当該ユーザ装置の受信状態を推定することと、
    当該ユーザ装置が前記連続受信状態であると推定される場合において、または当該ユーザ装置が前記間欠受信状態であって間欠受信を実行していると推定される場合において、当該ユーザ装置に下りパケットを送信することと
    過去に推定された当該ユーザ装置における下りパケット到着率の確率分布を事前分布として分布記憶部に記憶させることと、
    前記分布記憶部から供給された前記事前分布の下で現時点における前記下りパケット到着率が生じる尤度を算定し、ベイズ推定を用いて前記事前分布と前記尤度とから下りパケット到着率の事後分布を算定し、当該事後分布を新たな事前分布として前記分布記憶部に記憶させることと、
    前記下りパケット到着率の事後分布に基づいて当該ユーザ装置における下りパケット到着間隔を推定し、当該下りパケット到着間隔に基づいて当該ユーザ装置における前記遷移タイマ値および前記受信周期の少なくともいずれかを算定することとを備える
    通信制御方法。
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