JP6255912B2 - 無線通信装置、パラメータ選択プログラムおよびパラメータ選択方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置、パラメータ選択プログラムおよびパラメータ選択方法に関する。

従来、空間に散在させた複数のセンサノードが協調して環境や物理的状況を採取するセンサネットワークなどの無線通信システムが知られている。無線通信システムの無線通信装置には、たとえば、無線通信装置の持つべき通信機能（通信プロトコル）を階層構造に分割した階層化通信モデルが用いられる（たとえば、下記特許文献１〜５参照。）。

特表２００５−５１８７１７号公報 特開２００７−２０１７２５号公報 特開平８−２７５２３６号公報 特開２００６−２５４３３８号公報 特表２０１２−５３１１６６号公報

しかしながら、上述した従来技術では、たとえばセンサノードなどの無線通信装置において、無線通信の伝搬環境を直接測定することは困難である。このため、伝搬環境の変動に対して、サポート要件を満たしつつ、消費電力を抑えるように無線通信の各機能を制御することは困難という問題がある。

１つの側面では、本発明は、消費電力の低減を図ることができる無線通信装置、パラメータ選択プログラムおよびパラメータ選択方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の一側面によれば、設定された第１パラメータに応じた機能により無線通信を行う通信部を備える無線通信装置において、前記通信部によって受信された信号の測定値に基づく第２パラメータを算出し、前記通信部に設定中の第１パラメータおよび算出した前記第２パラメータの組み合わせと、前記組み合わせごとの前記通信部に設定すべき第１パラメータを示す対応情報と、に基づいて前記通信部に設定すべき第１パラメータを選択する無線通信装置、パラメータ選択プログラムおよびパラメータ選択方法が提案される。

本発明の一側面によれば、消費電力の低減を図ることができる。

実施の形態１にかかる無線通信装置の一例を示す図である。 図１Ａに示した無線通信装置における信号の流れの一例を示す図である。 無線通信装置における機能パラメータおよび環境パラメータの関係の一例を示す図である。 実施の形態２にかかる無線通信装置の一例を示す図である。 図３Ａに示した無線通信装置における信号の流れの一例を示す図である。 無線通信装置のハードウェア構成の例１を示す図である。 図４Ａに示した無線通信装置のハードウェア構成における信号の流れの一例を示す図である。 無線通信装置のハードウェア構成の例２を示す図である。 図５Ａに示した無線通信装置のハードウェア構成における信号の流れの一例を示す図である。 機能選択、通信信頼性および消費電力の関係の一例を示す図である。 伝搬特性推計テーブルの一例を示す図である。 最小消費電力機能パラメータ選択テーブルの一例を示す図である。 無線通信装置によるデータ送信時の処理の一例を示すシーケンス図である。 無線通信装置によるＡｃｋ受信時の処理の一例を示すシーケンス図である。 無線通信装置によるデータ再送時の処理の一例を示すシーケンス図である。 無線通信装置による送信失敗時の処理の一例を示すシーケンス図である。 無線通信装置による測定制御時の処理の一例を示すシーケンス図である。 無線通信装置による機能選択制御時の処理の一例を示すシーケンス図である。 伝搬特性の変動モデルの一例を示す図である。 実施の形態２にかかる無線通信装置の変形例を示す図である。 図１５Ａに示した無線通信装置の変形例における信号の流れの一例を示す図である。 変形例にかかる最小消費電力機能パラメータ選択テーブルの一例を示す図である。 変形例にかかる無線通信装置による機能選択制御時の処理の一例を示すシーケンス図である。 ＰＨＹ層の機能の一例を示す図（その１）である。 ＰＨＹ層の機能の一例を示す図（その２）である。

以下に図面を参照して、本発明にかかる無線通信装置、パラメータ選択プログラムおよびパラメータ選択方法の実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
（実施の形態１にかかる無線通信装置）
図１Ａは、実施の形態１にかかる無線通信装置の一例を示す図である。図１Ｂは、図１Ａに示した無線通信装置における信号の流れの一例を示す図である。図１Ａ，図１Ｂに示すように、実施の形態１にかかる無線通信装置１１０は、通信部１１１と、算出部１１２と、選択部１１３と、設定部１１４と、を備える。

通信部１１１は、他の無線通信装置１２０との間で無線通信を行う。また、通信部１１１は、設定部１１４によって設定された第１パラメータ（機能パラメータ）に応じて無線通信の機能を変化させる。また、通信部１１１は、無線通信によって受信した信号を算出部１１２へ出力する。無線通信によって受信した信号には、たとえば無線通信によって送信した信号に対する応答信号（Ａｃｋ）が含まれてもよい。

算出部１１２は、通信部１１１から出力された信号の測定値に基づく第２パラメータを算出する。第２パラメータは、たとえば通信部１１１による無線通信の通信品質である。たとえば、信号の測定値に基づく第２パラメータは、通信部１１１によって無線送信された信号に対する応答信号に基づく、通信部１１１による信号の送信失敗率（または送信成功率）である。算出部１１２は、算出した第２パラメータを選択部１１３へ通知する。

選択部１１３は、現在の第１パラメータおよび第２パラメータの組み合わせごとに、通信部１１１に設定すべき第１パラメータを示す対応情報を取得する。たとえば、選択部１１３は、無線通信装置１１０のメモリから対応情報を取得してもよいし、無線通信装置１１０の外部との通信により対応情報を取得してもよい。

対応情報は、たとえば、現在の第１パラメータおよび第２パラメータの組み合わせごとに、その組み合わせから推計される無線通信の伝搬特性（伝搬路特性）における無線通信のサポート要件および消費電力が所定の条件を満たす第１パラメータを示す情報とすることができる。伝搬特性は、たとえばビットエネルギー対雑音電力密度比Ｅｂ／Ｎ０［ｄｂ］などの、無線通信における伝搬環境を示す特性である。

選択部１１３は、通信部１１１に設定中の第１パラメータおよび算出部１１２から通知された第２パラメータの組み合わせに対応する、通信部１１１に設定すべき第１パラメータを、取得した対応情報から選択する。通信部１１１に設定中の第１パラメータは、たとえば通信部１１１または設定部１１４から取得することができる。選択部１１３は、選択した第１パラメータを設定部１１４へ通知する。設定部１１４は、選択部１１３から通知された第１パラメータを通信部１１１に設定する。

このように、実施の形態１にかかる無線通信装置１１０によれば、現在の機能パラメータと通信品質の組み合わせに応じて新たな機能パラメータを選択することにより、無線通信の伝搬環境に応じた機能制御を行うことができる。このため、伝搬環境の変動に対して、所定のサポート要件を満たしつつ、消費電力の低減を図ることが可能になる。

＜対応情報について＞
対応情報は、一例としては、第１対応情報および第２対応情報の組み合わせであってもよい（たとえば図７Ａ，図７Ｂ参照）。第１対応情報は、現在の第１パラメータおよび第２パラメータの組み合わせと、その組み合わせから推計される無線通信の伝搬特性と、の対応情報である。第２対応情報は、無線通信の伝搬特性と、その伝搬特性において所定のサポート要件（たとえば通信品質）を満たす範囲で消費電力が（たとえば最小に）抑えられる第１パラメータと、の対応情報である。

この場合は、選択部１１３は、第１対応情報において、現在の第１対応情報および第２対応情報の組み合わせに対応する伝搬特性を取得する。そして、選択部１１３は、第２対応情報において、取得した伝搬特性に対応する第１パラメータを選択し、選択した第１パラメータを設定部１１４へ通知する。

または、対応情報は、現在の第１パラメータおよび第２パラメータの組み合わせと、その組み合わせから推計される伝搬特性において所定のサポート要件を満たす範囲で消費電力が抑えられる第１パラメータと、を直接対応付ける情報でもよい（たとえば図１６参照）。この場合は、選択部１１３は、対応情報において、現在の第１対応情報および第２対応情報の組み合わせに対応する第１パラメータを選択し、選択した第１パラメータを設定部１１４へ通知する。

＜第１パラメータについて＞
第１パラメータは、通信部１１１の無線通信における階層化通信モデルの複数の階層の各機能パラメータの組み合わせとしてもよい。これにより、無線通信の伝搬特性に応じて、階層化通信モデルの複数の階層における各機能を一括して設定することができる。このため、たとえば各階層において機能パラメータを独立して最適化する場合に比べて、所定のサポート要件を満たす範囲において消費電力の低減を図ることが可能になる。

階層化通信モデルの複数の階層は、たとえば、物理層と、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ：メディアアクセス制御）層と、物理層およびＭＡＣ層の上位層と、に含まれる複数の階層である。

（実施の形態２）
たとえば、無線通信装置においては階層化通信モデルが採用される。階層化通信モデルの各層はそれぞれサービス要件を満たすための機能およびパラメータを有しており、機能を有効にすると一定量のユーザデータを送信するのに要する時間が長くなる。

たとえばＰＨＹ層の機能の誤り訂正においては、訂正用の冗長ビット（誤り訂正符号）が送信時に付与され、ビットエラーが発生したときに受信側でビット訂正に用いられる。誤り訂正を有効にすると、冗長ビットが送信されるため送信時間が長くなり、電力を多く消費する。また、変調方式の選択においては、伝搬特性（伝搬路の品質）がよい場合は伝送速度の速い高速変調が使用され、伝搬特性が悪い場合は低速変調が使用されることにより受信成功率が高まる。高速変調では送信時間が短いため電力消費が少なく、低速変調では送信時間が長いため電力消費が大きい。

ＭＡＣ層機能のフレーム再送においては、送信に失敗したときに再度同じフレームが送信される。フレーム再送を有効にすると、再送を行うことにより受信成功率が高まるが、消費電力が大きくなる。

（無線通信装置における機能パラメータおよび環境パラメータの関係）
図２は、無線通信装置における機能パラメータおよび環境パラメータの関係の一例を示す図である。図２に示す上位層２１０、ＭＡＣ層２２０およびＰＨＹ層２３０は、実施の形態２にかかる無線通信装置３００（たとえば図３Ａ，図３Ｂ参照）における無線通信の階層化通信モデルに含まれる各階層である。

上位層２１０の機能には、たとえばパケット再送２１１が含まれる。上位層２１０の機能パラメータには、たとえばパケット再送回数２１２が含まれる。パケット再送回数２１２はパケット再送２１１についての機能パラメータである。上位層２１０の環境パラメータには、パケット送信失敗率２１３およびパケットサイズ２１４が含まれる。

ＭＡＣ層２２０の機能には、たとえばフレーム再送２２１が含まれる。ＭＡＣ層２２０の機能パラメータには、たとえば最大フレーム再送回数２２２が含まれる。最大フレーム再送回数２２２はフレーム再送２２１についての機能パラメータである。ＭＡＣ層２２０の環境パラメータには、たとえばフレームサイズ２２３およびパケットエラーレート２２４（ＰＥＲ：Ｐａｃｋｅｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）が含まれる。

ＰＨＹ層２３０の機能には、たとえば誤り訂正２３１、変調２３２および送信電力制御２３３が含まれる。ＰＨＹ層２３０の機能パラメータには、たとえば誤り訂正有無２３４、変調方式２３５および送信電力２３６が含まれる。誤り訂正有無２３４は、誤り訂正２３１についての機能パラメータである。送信電力２３６は、送信電力制御２３３についての機能パラメータである。変調方式２３５は、変調２３２についての機能パラメータである。ＰＨＹ層２３０の環境パラメータには、たとえばビットエラーレート２３７（ＢＥＲ：Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）、受信電力２３８および伝搬特性２３９が含まれる。

消費電力２４０は、無線通信装置３００の無線通信における消費電力である。消費電力２４０は、パケット再送２１１、フレーム再送２２１、誤り訂正２３１、変調２３２、送信電力制御２３３といった各層の総合的な消費電力である。

図２は、機能パラメータ、機能、環境パラメータのそれぞれの関係を示している。一例としては、ビットエラーレート２３７は、外部環境である伝搬特性２３９の他に、ＰＨＹ層２３０の機能である誤り訂正２３１および変調２３２から影響を受ける。パケットエラーレート２２４は、フレームサイズ２２３やビットエラーレート２３７から影響を受ける。パケット送信失敗率２１３は、パケットサイズ２１４、パケットエラーレート２２４、パケット再送２１１、フレーム再送２２１から影響を受ける。

消費電力２４０は、パケット再送回数２１２、最大フレーム再送回数２２２、誤り訂正有無２３４、変調方式２３５および送信電力２３６といった各層の機能パラメータから影響を受ける。

無線通信装置３００は、パケット送信失敗率２１３を用いて、パケット再送回数２１２、最大フレーム再送回数２２２、誤り訂正有無２３４、変調方式２３５および送信電力２３６といった各層の機能パラメータを一括して制御する。これにより、所定のサポート要件を満たしつつ、消費電力２４０の低減を図ることが可能になる。

（実施の形態２にかかる無線通信装置）
図３Ａは、実施の形態２にかかる無線通信装置の一例を示す図である。図３Ｂは、図３Ａに示した無線通信装置における信号の流れの一例を示す図である。図３Ａ，図３Ｂに示すように、実施の形態２にかかる無線通信装置３００は、上位層処理部３１０と、ＭＡＣ層処理部３２０と、ＰＨＹ層処理部３３０と、を備える。

＜上位層処理部＞
上位層処理部３１０は、ＰＨＹ層およびＭＡＣ層より上位の層の処理を行う。上位層は、たとえば階層化通信モデルのネットワーク層、トランスポート層、セッション層、プレゼンテーション層、アプリケーション層の少なくともいずれかを含む。

上位層処理部３１０は、パケット受信制御部３１１と、パケット再送制御部３１２と、パケット送信制御部３１３と、を備える。パケット受信制御部３１１は、ＭＡＣ層処理部３２０から出力されるパケットの受信制御を行う。

パケット再送制御部３１２は、パケット受信制御部３１１におけるパケットの受信結果に基づくパケットの再送制御を行う。たとえば、パケット再送制御部３１２は、パケット損失を監視し、パケット損失が発生した場合に、上限回数に達するまでパケット再送を行う。パケット再送制御部３１２によるパケット再送の上限回数（最大再送回数）は、たとえば機能選択制御部３４２によって設定される。

パケット送信制御部３１３は、パケットの送信制御によってパケットをＭＡＣ層処理部３２０へ出力する。パケット送信制御部３１３によるパケットの送信制御には、パケット再送制御部３１２による再送制御に基づく再送パケットの送信制御も含まれる。

＜ＭＡＣ層処理部＞
ＭＡＣ層処理部３２０は、ＭＡＣ層の処理を行う。ＭＡＣ層処理部３２０は、フレーム受信制御部３２１と、パケット組立・分割制御部３２２と、フレーム再送制御部３２３と、パケット分割制御部３２４と、フレーム送信制御部３２５と、を備える。

フレーム受信制御部３２１は、ＰＨＹ層処理部３３０から出力されるフレームの受信制御を行う。パケット組立・分割制御部３２２は、フレーム受信制御部３２１による受信結果に基づくパケットの組立制御および分割制御を行い、組立制御および分割制御によって得られたパケットを上位層処理部３１０へ出力する。

フレーム再送制御部３２３は、フレーム再送制御部３２３による受信結果に基づくフレームの再送制御を行う。たとえば、フレーム再送制御部３２３は、フレーム損失を監視し、フレーム損失が発生した場合に、上限回数に達するまでフレーム再送を行う。フレーム再送制御部３２３によるフレーム再送の上限回数（最大再送回数）は、たとえば機能選択制御部３４２によって設定される。パケット分割制御部３２４は、上位層処理部３１０から出力されたパケットの分割制御を行う。

フレーム送信制御部３２５は、フレームの送信制御によってフレームをＰＨＹ層処理部３３０へ出力する。フレーム送信制御部３２５によるフレームの送信制御には、フレーム再送制御部３２３による再送制御に基づくフレームの再送制御や、パケット分割制御部３２４による分割制御によって得られたフレームの送信制御が含まれる。

＜ＰＨＹ層処理部＞
ＰＨＹ層処理部３３０は、ＰＨＹ層の処理を行う。ＰＨＹ層処理部３３０は、変調処理部３３１と、スプレッド処理部３３２と、ビットインタリーブ処理部３３３と、誤り訂正符号生成部３３４と、誤り検出符号生成部３３５と、を備える。

変調処理部３３１は、スプレッド処理部３３２から出力された信号の変調や、無線通信装置３００が無線受信した信号の復調を行う。変調処理部３３１によって変調された信号は無線通信装置３００から無線送信される。変調処理部３３１における変調方式は、たとえば機能選択制御部３４２によって設定される。

スプレッド処理部３３２は、変調処理部３３１から出力された信号をスプレッド（Ｓｐｒｅａｄ：拡散）処理してビットインタリーブ処理部３３３へ出力する。また、スプレッド処理部３３２は、ビットインタリーブ処理部３３３から出力された信号をスプレッド処理して変調処理部３３１へ出力する。スプレッド処理部３３２のオン／オフは、たとえば機能選択制御部３４２によって設定される。

ビットインタリーブ処理部３３３は、スプレッド処理部３３２から出力された信号をビットインタリーブ（Ｂｉｔ Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ）処理して誤り訂正符号生成部３３４へ出力する。また、ビットインタリーブ処理部３３３は、誤り訂正符号生成部３３４から出力された信号をビットインタリーブ処理してスプレッド処理部３３２へ出力する。ビットインタリーブ処理部３３３のオン／オフは、たとえば機能選択制御部３４２によって設定される。

誤り訂正符号生成部３３４は、ビットインタリーブ処理部３３３から出力された信号の誤り訂正処理を行って誤り検出符号生成部３３５へ出力する。また、誤り訂正符号生成部３３４は、誤り検出符号生成部３３５から出力された信号を誤り訂正符号化してビットインタリーブ処理部３３３へ出力する。誤り訂正符号生成部３３４のオン／オフは、たとえば機能選択制御部３４２によって設定される。

誤り検出符号生成部３３５は、誤り訂正符号生成部３３４から出力された信号の誤り検出処理を行ってＭＡＣ層処理部３２０へ出力する。また、誤り検出符号生成部３３５は、ＭＡＣ層処理部３２０から出力された信号を誤り検出符号化して誤り訂正符号生成部３３４へ出力する。

＜測定制御部＞
測定制御部３４１は、たとえば周期的に、パケット受信制御部３１１による受信結果（たとえばＡｃｋの受信結果）に基づいて、パケット送信失敗率を測定する。そして、測定制御部３４１は、測定したパケット送信失敗率および現在の機能パラメータから、無線通信装置３００の無線通信における伝搬特性（伝搬特性レベル）を推計する。たとえば、測定制御部３４１は、記憶部３５１に記憶された伝搬特性推計テーブル（たとえば図７Ａ参照）を用いて伝搬特性を推計する。そして、測定制御部３４１は、推計した伝搬特性を機能選択制御部３４２へ通知する。

＜機能選択制御部＞
機能選択制御部３４２は、測定制御部３４１から通知された伝搬特性において、所定のサポート要件を満たしつつ、消費電力が最小となる上位層処理部３１０、ＭＡＣ層処理部３２０およびＰＨＹ層処理部３３０の各機能パラメータを選択する。たとえば、機能選択制御部３４２は、記憶部３５２に記憶された最小消費電力機能パラメータ選択テーブル（たとえば図７Ｂ参照）を用いて各機能パラメータを選択する。

そして、機能選択制御部３４２は、選択した各機能パラメータを上位層処理部３１０、ＭＡＣ層処理部３２０およびＰＨＹ層処理部３３０に設定する。図３Ａ，図３Ｂに示す例では、機能選択制御部３４２は、パケット再送制御部３１２、フレーム再送制御部３２３、変調処理部３３１、スプレッド処理部３３２、ビットインタリーブ処理部３３３および誤り訂正符号生成部３３４の各機能パラメータを設定する。

無線通信装置３００の各部の処理例については後述する（たとえば図８〜図１３，図１７参照）。なお、記憶部３５１，３５２は、それぞれ別のメモリによって実現されてもよいし、１つのメモリによって実現されてもよい。

図１Ａ，図１Ｂに示した無線通信装置１１０は、たとえば無線通信装置３００によって実現することができる。この場合に、図１Ａ，図１Ｂに示した通信部１１１は、たとえば上位層処理部３１０、ＭＡＣ層処理部３２０およびＰＨＹ層処理部３３０によって実現することができる。また、図１Ａ，図１Ｂに示した算出部１１２は、たとえば測定制御部３４１によって実現することができる。図１Ａ，図１Ｂに示した選択部１１３および設定部１１４は、たとえば機能選択制御部３４２によって実現することができる。

（無線通信装置のハードウェア構成の例）
図４Ａは、無線通信装置のハードウェア構成の例１を示す図である。図４Ｂは、図４Ａに示した無線通信装置のハードウェア構成における信号の流れの一例を示す図である。無線通信装置３００をセンサネットワークのセンサノードに適用する場合は、図３Ａ，図３Ｂに示した無線通信装置３００は、たとえば図４Ａ，図４Ｂに示すセンサノード４００によって実現することができる。

センサノード４００は、アンテナ４１０（ＡＮＴ）と、ＲＦＦＥ４２０（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）と、ＤＢＢ４３０（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ）と、を備える。また、センサノード４００は、ＭＰＵ４４０（Ｍｉｃｒｏ−Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、センサ４５０（Ｓｅｎｓｏｒ）と、を備える。

アンテナ４１０は、ＲＦＦＥ４２０から出力された信号を空中（Ａｉｒ）へ無線送信する。また、アンテナ４１０は、空中から無線受信した信号をＲＦＦＥ４２０へ出力する。

ＲＦＦＥ４２０は、ＤＢＢ４３０から出力された信号のＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：高周波）処理を行う。そして、ＲＦＦＥ４２０は、ＲＦ処理を行った信号をアンテナ４１０へ出力する。また、ＲＦＦＥ４２０は、アンテナ４１０から出力された信号のＲＦ処理を行う。そして、ＲＦＦＥ４２０は、ＲＦ処理を行った信号をＤＢＢ４３０へ出力する。

ＤＢＢ４３０は、ＰＨＹ層送信処理部４３１（ＴＸ ＰＨＹ）およびＰＨＹ層受信処理部４３２（ＲＸ ＰＨＹ）を備える。ＰＨＹ層送信処理部４３１は、ＭＰＵ４４０から出力された信号のデジタルのベースバンド処理を行う。そして、ＰＨＹ層送信処理部４３１は、ベースバンド処理を行った信号をＲＦＦＥ４２０へ出力する。ＰＨＹ層受信処理部４３２は、ＲＦＦＥ４２０から出力された信号のデジタルのベースバンド処理を行う。そして、ＰＨＹ層受信処理部４３２は、ベースバンド処理を行った信号をＭＰＵ４４０へ出力する。

ＭＰＵ４４０は、センサノード４００の全体の制御を司る。ＭＰＵ４４０においては、たとえば、ＭＡＣ層処理ソフトウェア４４１（ＭＡＣ Ｓｏｆｔｗａｒｅ）と、センサ制御ソフトウェア４４２（Ｓｅｎｓｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｏｆｔｗａｒｅ）と、が実行される。また、ＭＰＵ４４０においては、機能制御ソフトウェア４４３（Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｏｆｔｗａｒｅ）が実行される。

ＭＡＣ層処理ソフトウェア４４１は、センサノード４００の無線通信におけるＭＡＣ層の処理を行う。センサ制御ソフトウェア４４２は、センサ４５０の制御や、センサ４５０のセンシングデータ（Ｄａｔａ）の送信制御などを行う。機能制御ソフトウェア４４３は、ＰＨＹ層送信処理部４３１、ＰＨＹ層受信処理部４３２、ＭＡＣ層処理ソフトウェア４４１、センサ制御ソフトウェア４４２などの機能パラメータの制御を行う。

センサ４５０は、ＭＰＵ４４０からの制御に従ってセンシングを行い、センシングによって得られた測定値（センシングデータ）をＭＰＵ４４０へ出力する。センサ４５０には、温度、圧力、腐食、音、光などの各種のセンサを用いることができる。

センサ４５０から出力されたセンシングデータ（Ｄａｔａ）は、センサ制御ソフトウェア４４２、ＭＡＣ層処理ソフトウェア４４１、ＰＨＹ層送信処理部４３１およびＲＦＦＥ４２０を経由してアンテナ４１０から無線送信される。また、センシングデータに対する応答信号（Ａｃｋ）が、アンテナ４１０によって無線受信され、ＲＦＦＥ４２０およびＰＨＹ層受信処理部４３２を経由してＭＡＣ層処理ソフトウェア４４１へ入力される。

図３Ａ，図３Ｂに示した上位層処理部３１０は、たとえばセンサ制御ソフトウェア４４２によって実現することができる。図３Ａ，図３Ｂに示したＭＡＣ層処理部３２０は、たとえばＭＡＣ層処理ソフトウェア４４１によって実現することができる。図３Ａ，図３Ｂに示したＰＨＹ層処理部３３０は、たとえばＰＨＹ層送信処理部４３１およびＰＨＹ層受信処理部４３２によって実現することができる。図３Ａ，図３Ｂに示した測定制御部３４１および機能選択制御部３４２は、たとえば機能制御ソフトウェア４４３によって実現することができる。

図５Ａは、無線通信装置のハードウェア構成の例２を示す図である。図５Ｂは、図５Ａに示した無線通信装置のハードウェア構成における信号の流れの一例を示す図である。図５Ａ，図５Ｂにおいて、図４Ａ，図４Ｂに示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。無線通信装置３００をセンサネットワークのハブ（管理サーバ）に適用する場合は、図３Ａ，図３Ｂに示した無線通信装置３００は、たとえば図５Ａ，図５Ｂに示すハブ５００によって実現することができる。

ハブ５００は、アンテナ４１０（ＡＮＴ）と、ＲＦＦＥ４２０と、ＤＢＢ４３０と、ＭＰＵ４４０と、上位層デバイス５１０（Ｕｐｐｅｒ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｖｉｃｅ）と、を備える。ＭＰＵ４４０は、ＭＡＣ層処理ソフトウェア４４１と、機能制御ソフトウェア４４３と、を備える。

アンテナ４１０は、センサノードから無線送信されたセンシングデータ（Ｄａｔａ）を無線受信する。アンテナ４１０によって無線受信されたセンシングデータは、ＲＦＦＥ４２０、ＰＨＹ層送信処理部４３１およびＭＡＣ層処理ソフトウェア４４１を経由して上位層デバイス５１０へ入力される。ＭＡＣ層処理ソフトウェア４４１は、センシングデータに対する応答信号（Ａｃｋ）をＤＢＢ４３０へ出力する。ＤＢＢ４３０へ出力された応答信号（Ａｃｋ）は、ＰＨＹ層受信処理部４３２およびＲＦＦＥ４２０を経由してアンテナ４１０から無線送信される。

上位層デバイス５１０は、ＭＰＵ４４０から出力されたセンシングデータに基づく統計処理などの各種処理を行う。また、上位層デバイス５１０は、ハブ５００に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部のデバイスであってもよい。

（機能選択、通信信頼性および消費電力の関係）
図６は、機能選択、通信信頼性および消費電力の関係の一例を示す図である。図６に示すグラフＧ１は、無線通信装置３００の無線通信における伝搬特性（伝搬品質）とパケット送信失敗率との関係を、無線通信装置３００における機能パラメータの組み合わせごとに示すグラフである。グラフＧ１において、横軸は伝搬特性［ｄｂ］を示し、縦軸はパケット送信失敗率を示している。伝搬特性は、時間や場所によって変動する。

グラフＧ２は、無線通信装置３００の無線通信における伝搬特性と無線通信装置３００の消費電力との関係を、無線通信装置３００における機能パラメータの組み合わせごとに示すグラフである。グラフＧ２において、横軸は伝搬特性［ｄｂ］を示し、縦軸は１［ｂｉｔ］送信あたりの消費電力［ｍＷＨ］を示している。

グラフＧ１，Ｇ２において、特性６１１〜６１６，６２１〜６２６，６３１〜６３６は、無線通信装置３００における機能パラメータの各組み合わせにおける特性を示している。グラフＧ１の特性６１１〜６１６，６２１〜６２６，６３１〜６３６に示すように、パケット送信失敗率が低いほど通信信頼性（伝搬特性）が高い。

グラフＧ１，Ｇ２は、たとえば実験やシミュレーションによってあらかじめ得ることができる。伝搬特性（１）〜（８）は、最適な機能選択が切り替わるポイントとなる伝搬特性（Ｅｂ／Ｎ０）の値である（たとえば図７Ｂ参照）。伝搬特性（１）が最も伝搬特性が悪く、伝搬特性（８）が最も伝搬特性が良い。

グラフＧ１の閾値６０１は、パケット送信失敗率の閾値であり、図６に示す例では１％である。グラフＧ１において、パケット送信失敗率が閾値６０１より高い領域（網掛け部）は、所定のサービス品質（パケット送信失敗率≦１％）を満たさない領域である。グラフＧ１のパケット送信失敗率６０２は、機能選択制御部３４２による機能選択の結果のパケット送信失敗率である。

グラフＧ２の消費電力６０３は、機能選択制御部３４２による機能選択の結果の消費電力である。グラフＧ２において、消費電力が消費電力６０３より低い領域は、所定のサービス品質（パケット送信失敗率≦１％）を満たさない領域である。

パケット送信失敗率６０２および消費電力６０３に示すように、機能選択制御部３４２によれば、所定のサービス品質（パケット送信失敗率≦１％）を満たす範囲で、消費電力が最小となるように機能選択を行うことができる。

（伝搬特性推計テーブル）
図７Ａは、伝搬特性推計テーブルの一例を示す図である。記憶部３５１は、たとえば図７Ａに示す伝搬特性推計テーブル７１０を記憶する。伝搬特性推計テーブル７１０の「グラフ」は、図６に示したグラフＧ１，Ｇ２における特性６１１〜６１６，６２１〜６２６，６３１〜６３６との対応を参考として示している。ただし、伝搬特性推計テーブル７１０から「グラフ」を省いてもよい。

伝搬特性推計テーブル７１０においては、「ＰＨＹ機能パラメータ」、「ＭＡＣ機能パラメータ」および「パケット送信失敗率」の組み合わせごとに、伝搬特性を示す「ビットエネルギー対雑音電力密度比Ｅｂ／Ｎ０［ｄｂ］」が対応付けられている。伝搬特性推計テーブル７１０は、たとえば図６に示したグラフＧ１，Ｇ２に示す特性に基づいて作成することができる。

たとえば、現在のパケット送信失敗率が１．０Ｅ−０４であり、現在の機能パラメータが｛誤り訂正＝あり，変調方式＝中速変調，最大再送回数＝２｝であるとする。この場合は、測定制御部３４１は、伝搬特性推計テーブル７１０を用いて、伝搬特性をＥｂ／Ｎ０＝１０．４と推計する。

（最小消費電力機能パラメータ選択テーブル）
図７Ｂは、最小消費電力機能パラメータ選択テーブルの一例を示す図である。記憶部３５２は、たとえば図７Ｂに示す最小消費電力機能パラメータ選択テーブル７２０を記憶する。最小消費電力機能パラメータ選択テーブル７２０の「グラフ」は、図６に示したグラフＧ１，Ｇ２における特性６１１〜６１６，６２１〜６２６，６３１〜６３６との対応を参考として示している。ただし、最小消費電力機能パラメータ選択テーブル７２０から「グラフ」を省いてもよい。

最小消費電力機能パラメータ選択テーブル７２０は、「ＰＨＹ機能パラメータ」、「ＭＡＣ機能パラメータ」および「伝搬特性」の組み合わせごとに、サービス要件を満たすか否かを示している。たとえば、“○”はサービス要件を満たすことを示し、“×”はサービス要件を満たさないことを示す。また、各伝搬特性において消費電力が最小となる部分に下線を付している。最小消費電力機能パラメータ選択テーブル７２０は、たとえば図６に示したグラフＧ１，Ｇ２に示す特性に基づいて作成することができる。

たとえば、測定制御部３４１によって推計された伝搬特性がＥｂ／Ｎ０＝１０．４、すなわち伝搬特性（３）〜（４）の間であるとする。この場合は、機能選択制御部３４２は、最小消費電力機能パラメータ選択テーブル７２０において、伝搬特性（３）〜（４）のうちのサービス要件を満たす範囲で消費電力が最小となる部分（下線を付した“○”）を特定する。そして、機能選択制御部３４２は、特定した部分に対応する「ＰＨＹ機能パラメータ」および「ＭＡＣ機能パラメータ」の組み合わせ｛誤り訂正＝なし，変調方式＝低速変調，最大再送回数＝１｝を選択する。

これにより、現在の伝搬特性において、サービス要件を満たす範囲で消費電力が最小となる機能パラメータの組み合わせを選択することができる。機能選択制御部３４２は、選択した機能パラメータをＭＡＣ層処理部３２０およびＰＨＹ層処理部３３０に設定する。

（無線通信装置によるデータ送信時の処理）
図８は、無線通信装置によるデータ送信時の処理の一例を示すシーケンス図である。無線通信装置３００は、データ送信時の処理として、たとえば図８に示す各ステップを実行する。まず、データ発生時などのデータ送信契機が発生すると、上位層処理部３１０がパケットを生成する（ステップＳ８０１）。つぎに、上位層処理部３１０が、ステップＳ８０１によって生成したパケットの送信を要求するパケット送信要求をＭＡＣ層処理部３２０へ出力する（ステップＳ８０２）。

つぎに、ＭＡＣ層処理部３２０が、上位層処理部３１０からのパケット送信要求にかかるパケットを格納したＭＡＣ ＰＤＵを生成する（ステップＳ８０３）。つぎに、ＭＡＣ層処理部３２０が、ステップＳ８０３によって生成したＭＡＣ ＰＤＵの送信を要求するＭＡＣ ＰＤＵ送信要求をＰＨＹ層処理部３３０へ出力する（ステップＳ８０４）。

つぎに、ＰＨＹ層処理部３３０が、機能選択制御部３４２から“誤り訂正機能あり”を設定されているか否かを判断する（ステップＳ８０５）。“誤り訂正機能あり”を設定されている場合（ステップＳ８０５：Ｙｅｓ）は、ＰＨＹ層処理部３３０は、ＭＡＣ層処理部３２０からのＭＡＣ ＰＤＵ送信要求にかかるＭＡＣ ＰＤＵを格納し、誤り訂正符号を付与したフレームを生成する（ステップＳ８０６）。そして、ＰＨＹ層処理部３３０は、ステップＳ８０８へ移行する。

ステップＳ８０５において、“誤り訂正機能あり”を設定されていない場合（ステップＳ８０５：Ｎｏ）は、ＰＨＹ層処理部３３０は、ＭＡＣ ＰＤＵ送信要求にかかるＭＡＣ ＰＤＵを格納し、誤り訂正符号なしのフレームを生成する（ステップＳ８０７）。

つぎに、ＰＨＹ層処理部３３０が、ステップＳ８０６またはステップＳ８０７によって生成したフレームを送信する（ステップＳ８０８）。ステップＳ８０８において、ＰＨＹ層処理部３３０は、機能選択制御部３４２からの指定の方式で変調した無線信号によってフレームを空中（Ａｉｒ）へ無線送信する。

（無線通信装置によるＡｃｋ受信時の処理）
図９は、無線通信装置によるＡｃｋ受信時の処理の一例を示すシーケンス図である。無線通信装置３００は、Ａｃｋ受信時の処理として、たとえば図９に示す各ステップを実行する。ここで、Ａｃｋは、たとえば図８に示した各ステップによって送信されたパケット（フレーム）に対するＡｃｋである。まず、ＰＨＹ層処理部３３０が、空中（Ａｉｒ）よりＡｃｋを受信すると、フレームを受信したことを通知するフレーム受信通知をＭＡＣ層処理部３２０へ出力する（ステップＳ９０１）。

つぎに、ＭＡＣ層処理部３２０が、ＰＨＹ層処理部３３０からのフレーム受信通知にかかるフレームに格納されたＭＡＣ ＰＤＵを解析する（ステップＳ９０２）。図９に示す例では、ステップＳ９０２によって、受信フレームがＡｃｋであることが判明したとする。つぎに、ＭＡＣ層処理部３２０が、パケットの送信成功を通知するパケット送信成功通知を上位層処理部３１０へ出力する（ステップＳ９０３）。

つぎに、上位層処理部３１０が、ＭＡＣ層処理部３２０からのパケット送信成功通知を測定制御部３４１へ出力する（ステップＳ９０４）。つぎに、測定制御部３４１が、パケット送信数をインクリメント（パケット送信数＋＋）する（ステップＳ９０５）。つぎに、測定制御部３４１が、ステップＳ９０５によってインクリメントしたパケット送信数に基づいてパケット送信失敗率を算出する（ステップＳ９０６）。パケット送信失敗率は、たとえばパケット送信失敗数／パケット送信数によって算出することができる。

（無線通信装置によるデータ再送時の処理）
図１０は、無線通信装置によるデータ再送時の処理の一例を示すシーケンス図である。無線通信装置３００は、データ再送時の処理として、たとえば図１０に示す各ステップを実行する。たとえば、図８に示した各ステップによるパケット（フレーム）の送信後に、ＰＨＹ層処理部３３０によって空中（Ａｉｒ）よりＡｃｋを受信せず、ＭＡＣ層処理部３２０においてＡｃｋ待ちタイムアウトになったとする。

この場合は、ＭＡＣ層処理部３２０が、現在の再送回数が最大再送回数以下か否かを判断する（ステップＳ１００１）。最大再送回数は、ＭＡＣ層処理部３２０の機能パラメータであり、たとえば機能選択制御部３４２によって設定される。再送回数が最大再送回数を超えている場合（ステップＳ１００１：Ｎｏ）は、送信失敗時の処理へ移行する（ステップＳ１００２）。送信失敗時の処理については後述する（たとえば図１１参照）。

ステップＳ１００１において、再送回数が最大再送回数以下である場合（ステップＳ１００１：Ｙｅｓ）は、ＭＡＣ層処理部３２０は、ＭＡＣ ＰＤＵの再送を要求するＭＡＣ ＰＤＵ送信要求（再送）をＰＨＹ層処理部３３０へ送信する（ステップＳ１００３）。図１０に示すステップＳ１００４〜Ｓ１００７は、図８に示したステップＳ８０５〜Ｓ８０８と同様である。

（無線通信装置による送信失敗時の処理）
図１１は、無線通信装置による送信失敗時の処理の一例を示すシーケンス図である。図１０に示したステップＳ１００２において、無線通信装置３００は、送信失敗時の処理として、たとえば図１１に示す各ステップを実行する。まず、ＭＡＣ層処理部３２０が、パケットの送信失敗を通知するパケット送信失敗通知を上位層処理部３１０へ出力する（ステップＳ１１０１）。

つぎに、上位層処理部３１０が、ＭＡＣ層処理部３２０からのパケット送信失敗通知を測定制御部３４１へ出力する（ステップＳ１１０２）。つぎに、測定制御部３４１が、パケット送信数をインクリメント（パケット送信数＋＋）する（ステップＳ１１０３）。また、測定制御部３４１が、パケット送信失敗数をインクリメント（パケット送信失敗数＋＋）する（ステップＳ１１０４）。

つぎに、測定制御部３４１が、ステップＳ１１０３，Ｓ１１０４によってインクリメントしたパケット送信数およびパケット送信失敗数に基づいてパケット送信失敗率を算出する（ステップＳ１１０５）。パケット送信失敗率は、たとえばパケット送信失敗数／パケット送信数によって算出することができる。

（無線通信装置による測定制御時の処理）
図１２は、無線通信装置による測定制御時の処理の一例を示すシーケンス図である。無線通信装置３００は、測定制御時の処理として、たとえば図１２に示す各ステップを実行する。

まず、一定周期などの伝搬特性の推計契機が発生すると、測定制御部３４１が、ＭＡＣ層処理部３２０およびＰＨＹ層処理部３３０の現在の機能パラメータの通知を要求する機能パラメータ通知要求を機能選択制御部３４２へ出力する（ステップＳ１２０１）。

つぎに、機能選択制御部３４２が、ＭＡＣ層処理部３２０およびＰＨＹ層処理部３３０の現在の機能パラメータを通知する機能パラメータ通知を測定制御部３４１へ出力する（ステップＳ１２０２）。ＭＡＣ層処理部３２０の機能パラメータは、たとえば最大再送回数を含む。ＰＨＹ層処理部３３０の機能パラメータは、たとえば誤り訂正の有無や変調方式を含む。

つぎに、測定制御部３４１が、ステップＳ１２０２によって通知された機能パラメータと、無線通信装置３００の現在のパケット送信失敗率と、に基づいて、伝搬特性を推計する（ステップＳ１２０３）。現在のパケット送信失敗率は、たとえば、図９に示したステップＳ９０６または図１１に示したステップＳ１１０５によって算出されたパケット送信失敗率のうちの最新のパケット送信失敗率である。

ステップＳ１２０３において、たとえば、測定制御部３４１は、ステップＳ１２０２によって通知された機能パラメータとパケット送信失敗率との組み合わせに対応する伝搬特性を、記憶部３５１の伝搬特性推計テーブルから取得する。伝搬特性は、たとえば「ビットエネルギー対雑音電力密度比Ｅｂ／Ｎ０（単位：ｄｂ）」である。

（無線通信装置による機能選択制御時の処理）
図１３は、無線通信装置による機能選択制御時の処理の一例を示すシーケンス図である。無線通信装置３００は、機能選択制御時の処理として、たとえば図１３に示す各ステップを実行する。まず、一定周期などの機能選択契機が発生すると、機能選択制御部３４２が、現在の伝搬特性の通知を要求する伝搬特性通知要求を測定制御部３４１へ出力する（ステップＳ１３０１）。

つぎに、測定制御部３４１が、現在の伝搬特性を通知する伝搬特性通知を機能選択制御部３４２へ出力する（ステップＳ１３０２）。現在の伝搬特性は、たとえば図１２のステップＳ１２０３によって推計された伝搬特性のうちの最新の伝搬特性（たとえばＥｂ／Ｎ０）である。

つぎに、機能選択制御部３４２が、測定制御部３４１からの伝搬特性通知が示す伝搬特性に対応する機能パラメータを、記憶部３５２の最小消費電力機能パラメータ選択テーブルから選択する（ステップＳ１３０３）。たとえば、機能選択制御部３４２は、伝搬特性通知が示す伝搬特性において、所定のサポート要件を満たす範囲で最小電力となる機能パラメータを最小消費電力機能パラメータ選択テーブルから選択する。

つぎに、機能選択制御部３４２が、ステップＳ１３０３によって選択した機能パラメータのうちのＭＡＣ層処理部３２０の機能パラメータをＭＡＣ層処理部３２０に設定する（ステップＳ１３０４）。ＭＡＣ層処理部３２０の機能パラメータは、たとえば最大再送回数を含む。また、機能選択制御部３４２が、ステップＳ１３０３によって選択した機能パラメータのうちのＰＨＹ層処理部３３０の機能パラメータをＰＨＹ層処理部３３０に設定する（ステップＳ１３０５）。ＰＨＹ層処理部３３０の機能パラメータは、たとえば誤り訂正の有無や変調方式を含む。

（伝搬特性の変動モデル）
図１４は、伝搬特性の変動モデルの一例を示す図である。図１４において、図６に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図１４のグラフＧ２における変動モデル１４０１は、無線通信装置３００における無線通信の伝搬特性の変動を、平均＝１４．０ｄｂ、標準偏差３．５の正規分布によって表したものである。

仮に、ユースケースにおいて想定される最悪の伝搬特性を元にサービス要件を満たすための機能パラメータを固定値として選択する場合について説明する。この場合は、伝搬特性区間１４１１における伝搬特性の付近が発生しうる最低の伝搬特性である。このため、伝搬特性区間１４１１でサービス要件（図１４に示す例ではパケット送信失敗率１％以下）を満たすためには低通信速度変調／誤り訂正あり／再送回数大を選択することになる。この場合の消費電力は、グラフＧ２の消費電力１４０２に示す通りである。

これに対して、無線通信装置３００の機能選択制御部３４２によって機能パラメータを選択した場合の消費電力は、消費電力６０３に示す通りである。このことから、機能選択制御部３４２による、伝搬特性区間１４１１〜１４１６における消費電力の改善量は、グラフＧ２の改善量１４２１〜１４２６に示す通りとなる。

図１４に示す例では、改善量１４２１〜１４２６は、それぞれ３％，１２％，３３％，３０％，１７％，５％となる。このため、変動モデル１４０１を前提とした総合的な省電力効果は、０．０３×０．００＋０．１２×０．１８＋０．３３×０．５０＋０．３０×０．５８＋０．１７×０．６７＋０．０５×０．７３＝０．５１＝５１％の削減となる。

（実施の形態２にかかる無線通信装置の変形例）
図１５Ａは、実施の形態２にかかる無線通信装置の変形例を示す図である。図１５Ｂは、図１５Ａに示した無線通信装置の変形例における信号の流れの一例を示す図である。図１５Ａ，図１５Ｂにおいて、図３Ａ，図３Ｂに示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。

図１５Ａ，図１５Ｂに示す無線通信装置３００は、図３Ａ，図３Ｂに示した記憶部３５１，３５２に代えて記憶部１５０１を備える。記憶部１５０１は、現在の機能パラメータおよびパケット送信失敗率の組み合わせと、その組み合わせに対応する各機能パラメータと、を直接対応付ける最小消費電力機能パラメータ選択テーブル（たとえば図１６参照）を記憶する。組み合わせに対応する各機能パラメータは、その組み合わせから推計される伝搬特性において所定のサポート要件を満たしつつ消費電力が抑えられる、上位層処理部３１０、ＭＡＣ層処理部３２０およびＰＨＹ層処理部３３０の各機能パラメータである。

図１５Ａ，図１５Ｂに示す測定制御部３４１は、測定したパケット送信失敗率を機能選択制御部３４２へ通知する。機能選択制御部３４２は、測定制御部３４１から通知されたパケット送信失敗率および現在の機能パラメータに対応する上位層処理部３１０、ＭＡＣ層処理部３２０およびＰＨＹ層処理部３３０の各機能パラメータを選択する。たとえば、機能選択制御部３４２は、記憶部１５０１に記憶された最小消費電力機能パラメータ選択テーブルを用いて各機能パラメータを選択する。

（変形例にかかる最小消費電力機能パラメータ選択テーブル）
図１６は、変形例にかかる最小消費電力機能パラメータ選択テーブルの一例を示す図である。記憶部１５０１は、たとえば図１６に示す最小消費電力機能パラメータ選択テーブル１６００を記憶する。最小消費電力機能パラメータ選択テーブル１６００の「グラフ」は、図６に示したグラフＧ１，Ｇ２における特性６１１〜６１６，６２１〜６２６，６３１〜６３６との対応を参考として示している。ただし、最小消費電力機能パラメータ選択テーブル１６００から「グラフ」を省いてもよい。

最小消費電力機能パラメータ選択テーブル１６００の「選択パターンＮｏ」は、「ＰＨＹ機能パラメータ」、「ＭＡＣ機能パラメータ」および「パケット送信失敗率」の組み合わせを示す識別情報である。最小消費電力機能パラメータ選択テーブル１６００においては、「ＰＨＹ機能パラメータ」、「ＭＡＣ機能パラメータ」および「パケット送信失敗率」の組み合わせごとに、「選択パターンＮｏ」が対応付けられている。

“Ｔｏ Ｘ”は、「選択パターンＮｏ」のＸが示す各機能パラメータへの遷移を指示する情報である。“Ｓｔａｙ Ｘ”は、「選択パターンＮｏ」のＸが示す各機能パラメータの維持を指示する情報である。最小消費電力機能パラメータ選択テーブル１６００は、たとえば図７Ａに示した伝搬特性推計テーブル７１０および図７Ｂに示した最小消費電力機能パラメータ選択テーブル７２０を統合することによって作成することができる。

たとえば、現在のパケット送信失敗率が１．０Ｅ−０４であり、現在の機能パラメータが｛誤り訂正＝あり，変調方式＝中速変調，最大再送回数＝１｝であるとする。この場合は、機能選択制御部３４２は、最小消費電力機能パラメータ選択テーブル１６００を用いて、設定すべき機能パラメータとして「選択パターンＮｏ」の＜１５＞に示す｛誤り訂正＝あり，変調方式＝中速変調，最大再送回数＝２｝を選択する。

（変形例にかかる無線通信装置による機能選択制御時の処理）
図１７は、変形例にかかる無線通信装置による機能選択制御時の処理の一例を示すシーケンス図である。変形例にかかる無線通信装置３００は、図１２，図１３に示した処理に代えて、たとえば図１７に示す各ステップを実行する。まず、一定周期などの機能選択契機が発生すると、機能選択制御部３４２が、現在のパケット送信失敗率の通知を要求するパケット送信失敗率通知要求を測定制御部３４１へ出力する（ステップＳ１７０１）。

つぎに、測定制御部３４１が、現在のパケット送信失敗率を通知するパケット送信失敗率通知を機能選択制御部３４２へ出力する（ステップＳ１７０２）。現在のパケット送信失敗率は、たとえば図９に示したステップＳ９０６または図１１に示したステップＳ１１０５によって算出されたパケット送信失敗率のうちの最新のパケット送信失敗率である。

つぎに、機能選択制御部３４２が、現在の機能パラメータおよびパケット送信失敗率の組み合わせに対応する機能パラメータを、記憶部１５０１の最小消費電力機能パラメータ選択テーブルから選択する（ステップＳ１７０３）。パケット送信失敗率は、たとえば測定制御部３４１からのパケット送信失敗率通知が示すパケット送信失敗率である。図１７に示すステップＳ１７０４，Ｓ１７０５は、図１３に示したステップＳ１３０４，Ｓ１３０５と同様である。

以上説明したように、無線通信装置、パラメータ選択プログラムおよびパラメータ選択方法によれば、消費電力の低減を図ることができる。

たとえば、近年、センサ（Ｍ２Ｍ）ネットワークが注目されている。センサネットワークは、医療分野などの様々な分野に応用可能な技術である。センサネットワークのセンサノードは、モノ、人、環境などに遍在させるものであり、小型かつケーブルレスで実現することが求められる。そのため、使用する電池（バッテリ）についても小型化が要求されており、使用できる電池容量に制限がある。したがって、センサノードに搭載する無線通信装置においては、少ない電池容量で長時間の処理の持続を実現するために、低消費電力化が求められている。

しかしながら、従来技術では、無線通信装置の階層化通信モデルの各層は独立しており、各層の機能は層を跨いで連携しない。さらに、無線通信装置を統合的に電力消費の観点で各層の通信品質向上機能を制御するようなことは行われていない。そのため、各層の総合では過剰に機能が動作することによる過剰サービスとなる場合があり、結果として消費電力が大きくなる。たとえばＰＨＹ層の誤り訂正機能やＭＡＣ層のフレーム再送機能は他の階層から独立して動作するため、伝搬特性に関わらず誤り訂正機能とフレーム再送機能がそれぞれ独立して動作し、無駄に電力を消費する場合がある。

これに対して、上述した各実施の形態によれば、無線通信装置の外部からインプットされる可変の環境パラメータおよびサービス要件に基づき、最小消費電力となるように各層の機能パラメータを適応的に選択することができる。環境パラメータは、たとえば図２に示した伝搬特性２３９である。サービス要件は、たとえばパケット送信失敗率のようなユーザが感じる機能性である。

機能パラメータの選択にあたっては、各層のアウトプットをそれぞれ最大化するという既存技術の発想ではなく、状況に応じてある層では機能低下させ、ある層では機能動作を活性化するという各層連携の選択を行うことができる。これにより、サービス要件を満足させつつ最小消費電力を実現することができる。この各層連携の選択は、たとえば、ＭＡＣ機能の再送機能における再送回数を増やし、ＰＨＹ機能の誤り訂正を無効化するなどの選択である。

このように、上述した各実施の形態によれば、動的に変化する伝搬特性に対し、一定の品質範囲で各層統合的に低消費電力となる機能パラメータを抽出し適応することにより、サービス要件を満たしつつ消費電力を最小化することが可能である。

一例として、ＩＥＥＥ８０２．１５．６に規定される近距離無線であるＢＡＮ（Ｂｏｄｙ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を用いる無線通信装置について説明する。

（ＰＨＹ層の機能）
図１８Ａおよび図１８Ｂは、ＰＨＹ層の機能の一例を示す図である。図１８Ａのテーブル１８１０は、ＢＡＮの４００［ＭＨｚ］帯におけるＰＨＹ層の機能を示している。図１８Ｂのテーブル１８２０は、ＢＡＮの４２０〜４５０［ＭＨｚ］帯におけるＰＨＹ層の機能を示している。

たとえば、テーブル１８１０の機能１８０１は、高速変調（Ｍ＝８）かつ誤り訂正あり（Ｃｏｄｅ ｒａｔｅ＜１）という機能である。また、テーブル１８２０の機能１８０２は、中速変調（Ｍ＝２）かつ誤り訂正あり（Ｃｏｄｅ ｒａｔｅ＜１）という機能である。また、テーブル１８２０の機能１８０３は、中速変調（Ｍ＝２）かつ誤り訂正なし（Ｃｏｄｅ ｒａｔｅ＝１）という機能である。

無線通信時の通信信頼性は、変調速度が低いほど高くなる。また、無線通信時の通信信頼性は、誤り訂正がある場合の方が、誤り訂正がない場合より高くなる。しかしながら、有効データ１［ｂｉｔ］送信あたりの消費電力は概ね送信時間に依存する。このため、消費電力は、機能１８０１〜１８０３のうちの、機能１８０１のときに最も小さく、機能１８０２のときに最も大きい。

このように、消費電力と通信信頼性はほぼトレードオフの関係となる（たとえば図６参照）。またＭＡＣ層における再送機能も同様に、再送を実施するごとに通信信頼性が向上するが、それとともに送信時間が増加（すなわち消費電力が増加）するため消費電力と通信信頼性はトレードオフの関係である。

これに対して、上述した各実施の形態によれば、現在の機能パラメータと送信失敗率の組み合わせに応じて機能パラメータを選択することにより、無線通信の伝搬環境に応じた機能パラメータの更新を行うことができる。このため、サポート要件を満たす範囲での消費電力の低減が可能になる。

なお、本実施の形態で説明したパラメータ選択方法は、たとえば、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布されてもよい。

上述した各実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）設定された第１パラメータに応じた機能により無線通信を行う通信部と、
前記通信部によって受信された信号の測定値に基づく第２パラメータを算出する算出部と、
前記通信部に設定中の第１パラメータおよび前記算出部によって算出された第２パラメータの組み合わせと、前記組み合わせごとの前記通信部に設定すべき第１パラメータを示す対応情報と、に基づいて前記通信部に設定すべき第１パラメータを選択する選択部と、
前記選択部によって選択された第１パラメータを前記通信部に設定する設定部と、
を備えることを特徴とする無線通信装置。

（付記２）前記対応情報は、前記組み合わせごとに、前記組み合わせから推計される前記無線通信の伝搬特性における前記無線通信のサポート要件および消費電力が所定の条件を満たす前記通信部に設定すべき第１パラメータを示すことを特徴とする付記１に記載の無線通信装置。

（付記３）前記対応情報は、前記組み合わせごとに、前記伝搬特性において、前記無線通信のパケット失敗率が所定の失敗率の範囲であり、かつ消費電力が最小となる前記通信部に設定すべき第１パラメータを示すことを特徴とする付記２に記載の無線通信装置。

（付記４）前記第１パラメータは、前記無線通信における階層化通信モデルの複数の階層の各パラメータの組み合わせであることを特徴とする付記１または２に記載の無線通信装置。

（付記５）前記複数の階層は、物理層と、メディアアクセス制御層と、前記物理層および前記メディアアクセス制御層の上位層と、に含まれる複数の階層であることを特徴とする付記４に記載の無線通信装置。

（付記６）前記第２パラメータは、前記通信部による送信信号に対する応答信号の測定値に基づく、前記送信信号の送信失敗率を示すパラメータであることを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の無線通信装置。

（付記７）設定された第１パラメータに応じた機能により無線通信を行う通信部を備える無線通信装置のコンピュータに、
前記通信部によって受信された信号の測定値に基づく第２パラメータを算出し、
前記通信部に設定中の第１パラメータおよび算出した前記第２パラメータの組み合わせと、前記組み合わせごとの前記通信部に設定すべき第１パラメータを示す対応情報と、に基づいて前記通信部に設定すべき第１パラメータを選択する、
処理を実行させることを特徴とするパラメータ選択プログラム。

（付記８）設定された第１パラメータに応じた機能により無線通信を行う通信部を備える無線通信装置のパラメータ選択方法であって、
前記通信部によって受信された信号の測定値に基づく第２パラメータを算出し、
前記通信部に設定中の第１パラメータおよび算出した前記第２パラメータの組み合わせと、前記組み合わせごとの前記通信部に設定すべき第１パラメータを示す対応情報と、に基づいて前記通信部に設定すべき第１パラメータを選択する、
ことを特徴とするパラメータ選択方法。

１１０，１２０，３００ 無線通信装置
１１１ 通信部
１１２ 算出部
１１３ 選択部
１１４ 設定部
２１０ 上位層
２１１ パケット再送
２１２ パケット再送回数
２１３，６０２ パケット送信失敗率
２１４ パケットサイズ
２２０ ＭＡＣ層
２２１ フレーム再送
２２２ 最大フレーム再送回数
２２３ フレームサイズ
２２４ パケットエラーレート
２３０ ＰＨＹ層
２３１ 誤り訂正
２３２ 変調
２３３ 送信電力制御
２３４ 誤り訂正有無
２３５ 変調方式
２３６ 送信電力
２３７ ビットエラーレート
２３８ 受信電力
２３９ 伝搬特性
２４０，６０３，１４０２ 消費電力
３１０ 上位層処理部
３１１ パケット受信制御部
３１２ パケット再送制御部
３１３ パケット送信制御部
３２０ ＭＡＣ層処理部
３２１ フレーム受信制御部
３２２ パケット組立・分割制御部
３２３ フレーム再送制御部
３２４ パケット分割制御部
３２５ フレーム送信制御部
３３０ ＰＨＹ層処理部
３３１ 変調処理部
３３２ スプレッド処理部
３３３ ビットインタリーブ処理部
３３４ 誤り訂正符号生成部
３３５ 誤り検出符号生成部
３４１ 測定制御部
３４２ 機能選択制御部
３５１，３５２，１５０１ 記憶部
４００ センサノード
４１０ アンテナ
４２０ ＲＦＦＥ
４３０ ＤＢＢ
４３１ ＰＨＹ層送信処理部
４３２ ＰＨＹ層受信処理部
４４０ ＭＰＵ
４４１ ＭＡＣ層処理ソフトウェア
４４２ センサ制御ソフトウェア
４４３ 機能制御ソフトウェア
４５０ センサ
５００ ハブ
５１０ 上位層デバイス
６０１ 閾値
６１１〜６１６，６２１〜６２６，６３１〜６３６ 特性
７１０ 伝搬特性推計テーブル
７２０，１６００ 最小消費電力機能パラメータ選択テーブル
１４０１ 変動モデル
１４１１〜１４１６ 伝搬特性区間
１４２１〜１４２６ 改善量
１８０１〜１８０３ 機能
１８１０，１８２０ テーブル

Claims (4)

1. 無線通信における階層化通信モデルの複数の階層の各パラメータの組み合わせである第１パラメータが設定され、設定された第１パラメータに応じた機能により無線通信を行う通信部と、
   前記通信部によって受信された信号の測定値に基づく第２パラメータを算出する算出部と、
   前記通信部に設定中の第１パラメータおよび前記算出部によって算出された第２パラメータの組み合わせと、前記組み合わせごとに、前記組み合わせから推計される前記無線通信の伝搬特性における前記無線通信のサポート要件および消費電力が所定の条件を満たす前記通信部に設定すべき第１パラメータを示す対応情報と、に基づいて前記通信部に設定すべき第１パラメータを選択する選択部と、
   前記選択部によって選択された第１パラメータを前記通信部に設定する設定部と、
   を備えることを特徴とする無線通信装置。
2. 前記対応情報は、前記組み合わせごとに、前記伝搬特性において、前記無線通信のパケット失敗率が所定の失敗率の範囲であり、かつ消費電力が最小となる前記通信部に設定すべき第１パラメータを示すことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 無線通信における階層化通信モデルの複数の階層の各パラメータの組み合わせである第１パラメータが設定され、設定された第１パラメータに応じた機能により無線通信を行う通信部を備える無線通信装置のコンピュータに、
   前記通信部によって受信された信号の測定値に基づく第２パラメータを算出し、
   前記通信部に設定中の第１パラメータおよび算出した前記第２パラメータの組み合わせと、前記組み合わせごとに、前記組み合わせから推計される前記無線通信の伝搬特性における前記無線通信のサポート要件および消費電力が所定の条件を満たす前記通信部に設定すべき第１パラメータを示す対応情報と、に基づいて前記通信部に設定すべき第１パラメータを選択する、
   処理を実行させることを特徴とするパラメータ選択プログラム。
4. 無線通信における階層化通信モデルの複数の階層の各パラメータの組み合わせである第１パラメータが設定され、設定された第１パラメータに応じた機能により無線通信を行う通信部を備える無線通信装置のパラメータ選択方法であって、
   前記通信部によって受信された信号の測定値に基づく第２パラメータを算出し、
   前記通信部に設定中の第１パラメータおよび算出した前記第２パラメータの組み合わせと、前記組み合わせから推計される前記無線通信の伝搬特性における前記無線通信のサポート要件および消費電力が所定の条件を満たす前記通信部に設定すべき第１パラメータを示す対応情報と、に基づいて前記通信部に設定すべき第１パラメータを選択する、
   ことを特徴とするパラメータ選択方法。

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