JP6374586B2 - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents
無線通信装置および無線通信方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6374586B2 JP6374586B2 JP2017192950A JP2017192950A JP6374586B2 JP 6374586 B2 JP6374586 B2 JP 6374586B2 JP 2017192950 A JP2017192950 A JP 2017192950A JP 2017192950 A JP2017192950 A JP 2017192950A JP 6374586 B2 JP6374586 B2 JP 6374586B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- channel
- communication device
- unit
- wireless communication
- node
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims description 187
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 61
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 150
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 58
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 55
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 147
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 43
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 31
- 230000008569 process Effects 0.000 description 22
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 19
- 230000006870 function Effects 0.000 description 8
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 8
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 6
- 230000007958 sleep Effects 0.000 description 6
- 238000012508 change request Methods 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 3
- 101000741965 Homo sapiens Inactive tyrosine-protein kinase PRAG1 Proteins 0.000 description 2
- 102100038659 Inactive tyrosine-protein kinase PRAG1 Human genes 0.000 description 2
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 2
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 2
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W72/00—Local resource management
- H04W72/04—Wireless resource allocation
- H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
- H04W72/0446—Resources in time domain, e.g. slots or frames
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W72/00—Local resource management
- H04W72/02—Selection of wireless resources by user or terminal
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W72/00—Local resource management
- H04W72/20—Control channels or signalling for resource management
- H04W72/23—Control channels or signalling for resource management in the downlink direction of a wireless link, i.e. towards a terminal
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W74/00—Wireless channel access
- H04W74/002—Transmission of channel access control information
- H04W74/006—Transmission of channel access control information in the downlink, i.e. towards the terminal
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W76/00—Connection management
- H04W76/10—Connection setup
- H04W76/15—Setup of multiple wireless link connections
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W84/00—Network topologies
- H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
- H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Description
この発明の実施形態は、通信処理装置、集積回路、無線通信端末、メモリーカード、無線通信装置および無線通信方法に関する。
人体に形成する無線ネットワークとしてボディエリアネットワークと呼ばれるネットワークが知られている。ボディエリアネットワークに関して、IEEE委員会にて標準化が行われ、IEEE802.15.6仕様が策定されている。ボディエリアネットワークは、たとえば人体に中央装置としてのハブと、端末装置としてのノードを装着して、ハブおよびノード間で通信を行う。
IEEE802.15.6のアクセス方式は、TDMA(Time Division Multiple Access)ベースのアクセス方式と、CSMA(Carrier Sense Multiple Access)ベースもしくはスロットアロハベースのアクセス方式とが、同一周波数上で時間的にシェアする仕組みを用いる。
一方、非同期なアドホック通信をサポートするアクセス技術として、制御チャネルとデータチャネルを分け、それぞれでCSMAベースのアクセス方式を用いる仕組みが検討されている。しかし、制御フレームは全て制御チャネルにて送受信するため、ハブもノードも、データチャネルでのデータ送受信以外のタイミングでは、常に制御チャネルを監視することが必須となる。
また、複数の制御チャネルと、データチャネルを用いたアクセス方式の検討もされており、全チャネルで同一のタイミングで同一ビーコン信号を送信することが規定されている。
このように従来のIEEE802.15.6のシステムでは、複数のアクセス方式が同一周波数上で時間的にシェアする仕組みを用いており、その複雑さから消費電力が大きいという問題があった。また、制御チャネルとデータチャネルを用いる上述した2つのアクセス技術も、基本的にはハブとノードのどちらもが、両チャネル、もしくは少なくとも制御チャネルを常に監視することが必要であり、消費電力の観点で問題があった。
802.15.6-2012 - IEEE Standard for Local and metropolitan area networks - Part 15.6: Wireless Body Area Networks
この発明の実施形態は、無線通信装置の消費電力を低減することを目的とする。
本発明の実施形態としての通信処理装置は、第1のチャネルおよび第2のチャネルを用いて信号を送受信する無線通信装置に搭載される通信処理装置であって、アクセス制御部を備える。
前記アクセス制御部は、前記第2のチャネルのチャネル情報を含む第1の報知信号を前記第1のチャネルにより送信するように制御し、前記第1の報知信号とは異なる第2の報知信号を前記第2のチャネルにより送信するように制御する。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
(実施形態1)
図1に実施形態1に係る無線ネットワークシステムの一例を示す。図1に示す無線ネットワークシステム100は、ハブ10と、複数のノード20、21、22を含む。ハブ10は中央装置として動作する無線通信装置を含む。各ノードは、中央装置に対する端末として動作する無線通信装置を含む。ハブ10の無線通信装置は、ノード20、21、22にとっての対象通信装置であり、ノード20、21、22の無線通信装置は、ハブ10にとっての対象通信装置である。
図1に実施形態1に係る無線ネットワークシステムの一例を示す。図1に示す無線ネットワークシステム100は、ハブ10と、複数のノード20、21、22を含む。ハブ10は中央装置として動作する無線通信装置を含む。各ノードは、中央装置に対する端末として動作する無線通信装置を含む。ハブ10の無線通信装置は、ノード20、21、22にとっての対象通信装置であり、ノード20、21、22の無線通信装置は、ハブ10にとっての対象通信装置である。
各ノードは、たとえば1つまたは複数のセンサーを内蔵しており、センサーで取得したセンシング情報を、ハブ10に無線送信する。また各ノードは、通信に必要な制御情報等をハブから無線で受信する。ボディエリアネットワークの場合では、各ノードおよびハブが人体に装着される。人体に装着とは、人体に直接接触する形態、服の上から装着する形態、首からかけた紐に設ける形態、ポケットの収容する形態など、人体に近接した位置に配置するあらゆる場合を含でよい。センサーは、たとえば睡眠センサー、加速度センサー、心電図センサー、体温センサー、脈センサーなどの生体センサーが想定される。ただし、本実施形態はボディエリアネットワークに限定されず、ハブとノードを配置可能である限りに、任意のネットワークを構築できる。たとえばハブとノードを、動物や植物等の人体以外の生体に設置してもよいし、生体以外の物体、たとえば自動車の複数箇所(たとえばボディと車輪など)に設置してもよい。
図2に、実施形態1に係るハブのタイミング図を示す。図3に実施形態1に係るノードのタイミング図を示す。なお、図2と図3はそれぞれデータチャネルのビーコン送信タイミングが異なる場合の例を示している。
ハブとノードは、それぞれ第1のチャネルに相当する制御チャネル(「Cch」と記述することもある)と、第2のチャネルに相当するデータチャネル(「Dch」と記述することもある)を用いて送受信を行う。制御チャネルとデータチャネルは、一例として、それぞれ異なる周波数帯域に属するが、同一の周波数帯域に属しても良い。以下の説明では、制御チャネルとデータチャネルは、それぞれ異なる周波数帯域に属する場合を想定する。また一例として、制御チャネルではCSMA(Carrier Sense Multiple Access:キャリア検知多重アクセス)、データチャネルではTDMA(Time Division Multiple Access:時分割多元接続)の通信が行われ、以下ではこの場合を想定する。本実施形態では、制御チャネルおよびデータチャネルがそれぞれ1つの場合を示すが、制御チャネルおよびデータチャネルのうちの一方もしくは両方が、複数存在してもよい。
図2に示すように、ハブは、制御チャネルとデータチャネルで、それぞれ異なる情報を含む報知信号(以下、ビーコン信号)を送信する。図における「B」の文字が入った縦長の矩形は、ビーコン信号の送信を表している。横軸は時間軸である。ビーコン信号の送信はブロードキャストによって行われるのが一般的であるが、マルチキャストによって行われることも可能である。
制御チャネルのビーコン信号は、少なくとも、制御チャネルおよびデータチャネルで使用するチャネルの識別子であるチャネル番号を含む。チャネル番号は周波数帯域を識別する値であり、ノードはチャネル番号が分かれば、周波数帯域を特定できる。これにより、ノードは、ハブが制御チャネルで送信するビーコン信号を受信すれば、ハブが使用しているデータチャネルの番号を把握して、ハブが指定したデータチャネルで、ビーコン信号の受信とデータフレームの送受信を行うことができる。
また、制御チャネルのビーコン信号は、データチャネルのビーコン間隔、および、データチャネルの次のビーコンタイミングを推定可能な情報の少なくとも一方を含んでもよい。これにより、ノードは、制御チャネルでビーコン信号を受信すれば、データチャネルのチャネル番号とともに、当該データチャネルで送信されるビーコン信号のタイミングが分かるため、そのタイミングの少し前から受信待ち処理を開始することで、低消費電力化を図ることができる。
通常、データチャネルのビーコン信号の間隔が、制御チャネルのビーコン信号間隔よりも長い場合、ノードはデータチャネルでのビーコン信号の受信のために、長い期間、受信待ちを継続する必要がある。しかしながら、上記のようにビーコン信号のタイミングを推定可能な情報が制御チャネルのビーコン信号に含まれていれば、その受信タイミングの直前までは受信待ちを行う必要がなくなるため、ノードが消費電力を低減できる。
ノードのタイミング図である図3に示すように、ノードは、基本的にはハブが制御チャネルで送信するビーコン信号を受信する動作を行う(S100a、S100b)。ビーコン信号を受信することより、データチャネルの番号や、データチャネルのビーコン信号タイミング等の把握できる。
ノードは、起動時には、制御チャネルを動作チャネルとして設定し、ノード内で送信データが新規に発生した場合、もしくはプロトコルスタックの上位層からハブとの接続要求が入力された場合に、当該制御チャネルを用いて、ハブとの間で接続処理を行う。ここでは、ノードは使用する制御チャネルの番号を事前に知っているとするが、チャネルサーチ等により検出しても良い。図では、ノードは、制御チャネルで接続要求信号(C−Req)を送信し(S101)、接続応答信号(C−Ass)を制御チャネルでハブから受信する(S102)。これによりハブと接続処理を行う。接続要求信号(C−Req)および接続応答信号(C−Ass)を用いた接続処理の詳細については実施形態3にて説明する。
ノードは、当該接続応答信号から自ノードに割り当てられたデータチャネルの時間(スロット)を特定できる。スロットは1つまたは複数が割り当てられる。複数割り当てられる場合、割り当てられるスロットは時間的に連続していても、離散していてもよい。
ノードは、接続処理後、動作チャネルを制御チャネルからデータチャネルへ変更する(S103)。データチャネルでは、基本的には自ノードに割り当てられたスロットのタイミングにて、ハブとデータフレームおよび応答フレーム(Ackフレーム等)の送受信を行う(S104、S105)。図における「Data」の矩形はデータフレームの送信を表し、「Ack」の矩形は応答フレームの受信を表す。
ノードは、接続処理が完了するまでは、制御チャネルを起動(オン)し、接続処理の完了をトリガーに、制御チャネルをスリープ(オフ)させ、データチャネルを起動する。このように、あるタイミングでは、制御チャネルおよびデータチャネルのどちらか一方のみのチャネルを動作させる。図における「Wakeup」は、その矢印付きの線が示す範囲ではチャネルが動作しており、「Sleep」は、その矢印付きの線が示す範囲は、該当チャネルが動作していないことを表している。なお、チャネルが非動作中のとき、ノードはそのチャネルでのビーコン信号も受信しない。図において、破線の矩形は、ノードがスリープのために受信されないビーコン信号を表している。
図3に示した例では、接続処理の完了後は、ノードではデータチャネルが常に起動している場合を示したが、データチャネルの割り当てスロットおよびデータチャネルのビーコン信号のタイミングは特定できるため、そのタイミングの前から後まで起動していればよい。したがって、実際には、その間以外では、データチャネルをスリープ動作しても構わない。
なお、図3では、接続処理を制御チャネルにて行う仕組みを示したが、ノードは、制御チャネルのビーコン信号を受信後、ビーコン信号に記載されているデータチャネル情報をもとに、動作チャネルを制御チャネルからデータチャネルに変更し、データチャネルにて接続処理を行ってもよい。この場合、ノードはデータチャネルにて空き時間を利用し、接続要求信号(C−Req)送信および接続応答信号(C−Ass)受信処理を行う。
図2および図3に示したように、ハブは、制御チャネルおよびデータチャネルのそれぞれでビーコン信号を送信するが、その送信頻度は異なり、また各ビーコン信号に含まれる情報も異なる。
図2および図3から分かる通り、ノードは接続処理の終了後には、基本的にデータチャネルにて動作を行い、制御チャネルはスリープさせる。データチャネルは、基本的に長い時間(たとえば、接続切断までのほぼすべての時間)にわたり動作すると想定される。このため、時間比率でみると、動作チャネルをデータチャネルに設定している時間が、制御チャネルに設定している時間よりも圧倒的に長いと考えらえる。よって、データチャネルのビーコン信号はなるべく情報量を低減させるとともに、送信頻度も落とすことが、データチャネルでの消費電力増加を防ぐことになる。
一方、新規にハブに接続しようとするノードは、接続処理を始めるために制御チャネルのビーコン信号をチェックする必要があることから、制御チャネルのビーコン信号はある程度、高頻度で送信する必要がある。そのため、制御チャネルのビーコン信号の送信頻度を高く設定することが望ましい。たとえば、制御チャネルのビーコン信号の送信頻度を、データチャネルのビーコン信号よりも高く設定することが望ましい。ただし、データチャネルのビーコン信号の送信頻度を、制御チャネルのビーコン信号の送信頻度と同じに設定する形態、もしくは、データチャネルのビーコン信号の送信頻度を、制御チャネルのビーコン信号の送信頻度より高くする形態も可能である。
図4に本実施形態に係る、制御チャネルのビーコン信号、およびデータチャネルのビーコン信号それぞれのフレームフォーマット例を示す。本図は、あくまで一例を示したものであり、これに限定されるものではない。たとえば、フレームに含まれる情報等の挿入順は変更されてもかまわず、これ以外の情報を含んだフレームでもよい。もしくは図示の情報の一部が無くてもかまわない。
図4から分かるように、制御チャネルのビーコン信号に比べ、データチャネルのビーコン信号の情報量は少ない。これにより制御チャネルのビーコン信号はデータチャネルのビーコン信号よりも信号長が短い。これは、従来の無線LANやIEEE802.15.6のビーコン信号等に含まれるMAC capabilityおよびPHY capabilityといった情報は制御チャネルのビーコン信号で送信し、データチャネルのビーコン信号には含めないことで、データチャネルのビーコン信号では情報の送信量を極力省いていることによる。また、データチャネルのビーコン信号に含める、データチャネルでのスロットの割り当て情報も、全スロットのうちどの程度割り当て済みかの情報のみ記載し、各ノードの個別の割り当て情報の挿入は省くことで、データチャネルのビーコン信号の情報量を削減している。
ただし、データチャネルのビーコン信号の情報量が制御チャネルのビーコン信号より少ないことは一例であり、データチャネルのビーコン信号の情報量が、制御チャネルのビーコン信号より多い、もしくは両情報量が同じ形態も可能である。この際、上述したように、データチャネルのビーコン信号の送信頻度を、制御チャネルのビーコン信号の送信頻度と同じに設定する形態も可能である。
また、ノードへのダウンリンクのデータが発生した場合、およびデータチャネルにおけるスロットの割り当て変更を決定した場合、これをノードに通知する手段として、データチャネルのビーコン信号のフレーム内に、ダウンリンク割り当て情報(Downlink allocation information)および割り当て変更情報(Allocation change information)のフィールドを設けている。これらのフィールドはそれぞれノード数分のビット幅を持つ。各ノードは自ノード宛てビット位置の状況を確認することで、自ノードへのダウンリンクデータの有無、および上記スロット割り当て変更要求の有無を判断できる。これらのフィールドの詳細については実施形態4で詳述する。
各ノードが、搭載しているセンサーのセンシング情報をハブに送信する場合では、通常、ノードからハブへのアップリンクのデータ送信が、割り当てスロットのタイミングで行われる。ハブからノードへのダウンリンクのデータ送信を行う場合には、スロットの割り当て変更が必要であり、上記Downlink allocation informationフィールドはこの場合に使用される。なお、上記Downlink allocation informationとAllocation change informationは2つのフィールドとしてそれぞれ独立して存在してもよいし、これらのフィールドをまとめて1フィールドで構成しても構わない。
このように、データチャネルのビーコン信号の情報量を低減することで、ノードの受信処理負荷を低減させることができる。
一方、制御チャネルのビーコン信号には、上述したように、制御チャネルおよびデータチャネルのチャネル番号の他に、データチャネルのビーコン信号の送信頻度、次のデータチャネルのビーコン信号タイミングを推定するための推定情報が挿入される。図4に示す制御チャネルのビーコン信号フレームフォーマット例では、送信頻度としてデータチャネルビーコン周期(Dch Beacon Period)、もしくは、当該データチャネルビーコン周期を計算するための情報が挿入され、推定情報として、データチャネルビーコンタイミング(Dch Beacon timing)、データチャネルオフセットタイミング(Dch offset timing)が挿入されている。
図5は、データチャネルビーコンタイミング(Dch Beacon timing)およびデータチャネルオフセットタイミング(Dch offset timing)の説明図である。
データチャネルオフセットタイミング(図5では「Dch offset」と表記)は、制御チャネルのビーコン信号と最も時間的に近いデータチャネルのビーコン信号とのタイミング差を表す。
データチャネルビーコンタイミングは、次のデータチャネルのビーコン信号の送信が、制御チャネルのビーコン信号が何回送信された後に行われるかを示す。図5に示す例では、制御チャネルのビーコン信号2つに対しデータチャネルのビーコン信号1つの割合で制御チャネルのビーコン信号およびデータチャネルのビーコン信号が送信されるため、データチャネルビーコンタイミングの値はビーコンの送信タイミングに応じて“1”あるいは“0”となる。すなわち、データチャネルビーコンタイミングの値が“1”の場合、制御チャネルのビーコン信号が後1回送信された後にデータチャネルのビーコン信号が送信されることを意味する。データチャネルのデータチャネルビーコンタイミングの値が“0”の場合、制御チャネルのビーコン信号が次に送信される前に、データチャネルのビーコン信号が送信されることを意味する。なお、制御チャネルのビーコン信号とデータチャネルのビーコン信号の送信頻度の割合は、図に示した例以外でも構わない。
なお、本実施形態では制御チャネルおよびデータチャネルがそれぞれ1チャネルの場合を示したが、制御チャネルおよびデータチャネルの少なくとも一方が複数存在しても構わない。さらに、図3に示したノードのタイミング図では、ノードへ割り当てられたスロット期間内で、1つのデータフレームとそれに対する応答フレームのみを送受信される例を示したが、当該期間内で複数のデータフレームの送信とそれらに対する応答フレームの受信が行われても構わない。
図6に本実施形態の無線通信装置を備えたハブの構成例を示す。ハブは、アンテナ10、PHY&RF部20、本実施形態に係る通信処理装置であるMAC部30および上位処理部40を備える。PHY&RF部20は、送信部21と受信部22を含む。MAC部30は、送信処理部31、受信処理部32、アクセス制御部33、チャネル制御部34を含む。
アクセス制御部33は、制御チャネルおよびデータチャネルのアクセスを管理し、所望タイミングにて、各チャネルでのビーコン信号の送信を制御する。アクセス制御部33は、送信処理部31に制御チャネルまたはデータチャネルのビーコン信号の送信を指示すると、送信処理部31は、制御チャネルまたはデータチャネルのビーコン信号のフレームを生成し、生成したフレームを送信部21へ出力する。制御チャネルのビーコン信号は、データチャネルのチャネル情報(チャネル番号等)を含む。
送信部21は、制御チャネルの送信と、データチャネルの送信を行う。受信部22は、制御チャネルの受信と、データチャネルの受信を行う。送信部21は、それぞれ後述のチャネル制御部34から指示された番号のチャネルに設定され、当該チャネルの送信を行う。受信部22は、それぞれ後述のチャネル制御部34から指示された番号のチャネルに設定され、当該チャネルの受信を行う。
制御チャネルのビーコン信号フレームは、制御チャネルにて送信し、データチャネルのビーコン信号フレームは、データチャネルにて送信を行う。データフレームは後述するようにデータチャネルで送信する。また制御チャネルのフレーム受信は受信部22を制御チャネル用に設定した状態で行い、データチャネルのフレーム受信は受信部を制御チャネル用に設定した状態で行う。
送信部21は、送信処理部31から入力されたフレームに対し、それぞれの通信方式に従って、所望の物理層の処理を行って、D/A変換や周波数変換等を行い、アンテナ10を介して信号を空間に電波として送信する。
受信部22はアンテナ10を介して信号を受信し、受信処理を行って、処理後のフレームを受信処理部32へ出力する。受信処理としては、たとえばベースバンドへの周波数変換やA/D変換、A/D変換後のフレームの物理ヘッダーの解析や復調処理など所望の物理層処理を含んでもよい。
チャネル制御部34は、PHY&RF部20の設定、すなわち、送信部21および受信部22の設定を制御する。たとえばチャネル制御部34は、アクセス制御部33からの指示に応じて、使用するチャネルの番号をPHY&RF部20に送り、PHY&RF部20は送信部21および受信部22で使用するチャネルの設定を行う。なお、送受信部をデータチャネルと制御チャネルで2系統用意する構成の場合は、チャネル切り替えを行わずに、それぞれ独立して動作させることも可能である。この場合、各送受信部に対応してそれぞれアンテナを配置する。チャネル制御部34は、アクセス制御部33からの指示に従って、PHY&RF部に、使用するチャネル(データチャネルあるいは制御チャネル)を指定した動作チャネル情報を通知することでデータチャネルおよび制御チャネルの動作を切り換える。
受信処理部32は、受信部22から入力されたフレームのMACヘッダーの解析等を行う。受信処理部32は、ノードから接続要求信号フレームを受信した場合には、アクセス制御部33にノードからの接続要求を通知する。アクセス制御部33は、当該接続要求への割り当てに対する応答の判断を行い、判断結果を送信処理部31に通知する。たとえばノードに対し割り当てる時間(スロット)、すなわちスロットの個数と、スロットの位置を決定する。送信処理部31は、アクセス制御部33の判断結果に応じた接続応答信号のフレームを生成する。ノードからの接続要求信号に、ノードが対応するセンサー種別もしくはそれに類する情報が含まれる場合、アクセス制御部33は、上位処理部40に当該情報を通知してもよい。上位処理部40は、当該情報に基づき、ノードへの割り当てスロット数を判断しても構わない。この場合、上位処理部40は、決定した割り当てスロット数の情報をアクセス制御部33に通知し、アクセス制御部33は、通知された割り当てスロット数等の情報からスロット割り当てを行う。アクセス制御部33は、スロットの割り当て情報を含む接続応答信号のフレームを送信処理部30に生成させ、ノードに送信部21から制御チャネルを介して送信する。
また、受信処理部32は、受信部22から入力されたフレームのMACヘッダーの解析等受信したフレームがデータフレームである場合は、必要に応じて、処理後のフレームを上位処理部40へ出力する。
なお、ノードへ個別に送信するダウンリンクのデータがあるときは、上位処理部40はそのデータを含むデータフレームを送信処理部31に渡す。アクセス制御部33は、ノードに対して任意の方法(たとえばデータチャネルまたは制御チャネルのビーコン信号を用いた方法)で確保したダウンリンク用のスロットでデータフレームの送信を送信処理部31に指示する。送信処理部31は、当該フレームにMACヘッダー付加処理などを実施して、処理後のフレームを送信部21へ出力する。送信部21は、送信処理部31から入力されたフレームをデータチャネルで送信する。具体的に当該フレームに対し、変調処理や物理ヘッダー付加など、所望の物理層処理を行う。そして、処理後のフレームに対してD/A変換や周波数変換を行い、アンテナ10を介して信号を空間に電波として放射する。
図7に本実施形態の無線通信装置を備えたノードの構成例を示す。ノードは、アンテナ110、PHY&RF部120、本実施形態に係る通信処理装置であるMAC部130および上位処理部(センサー制御部)140を備える。PHY&RF部120は、送信部121と受信部122を含む。MAC部130は、送信処理部131、受信処理部132、アクセス制御部133、チャネル制御部134を含む。
上位処理部(センサー制御部)140は、起動時や送信データ発生時など所定のタイミングで、ハブとの接続を行うべく送信要求をアクセス制御部133に出力する。また、上位処理部140は、センシング情報など、送信データを含むフレームを生成し、送信処理部131に出力する。送信処理部131は、上位処理部140から入力されたフレームを保持する送信バッファを備えてもよい。あるいは、後述するように、送信処理部131の前段に送信バッファが備えられてもよい。送信処理部131は、アクセス制御部133(後述)の指示に従って送信部121にデータフレームを出力する。
送信データとしては、たとえば生体センサー等のセンサーにより取得されたセンシング情報や、センシング情報をアプリケーションなどにより処理した結果のデータや、または、現在のノードの状態を含むデータなどがあり得るが、特定のデータに限定されない。上位処理部140は、CPU等のプロセッサで動作するプログラムによって構成してもよいし、ハードウェアによって構成してもよいし、これらのソフトウェアとハードウェアの両方によって構成してもよい。上位処理部140は、TCP/IPやUDP/IPなど、MAC層の上位層の通信プロトコルの処理を行っても良い。
アクセス制御部133は、上位処理部140から上記送信要求を受けると、接続要求信号の送信指示を送信処理部131に出し、送信処理部131は接続要求信号のフレームを、送信部121に出力する。
送信部121は、制御チャネルの送信と、データチャネルの送信を行う。受信部122は、制御チャネルの受信と、データチャネルの受信を行う。
送信部121は、後述のチャネル制御部134から指示された番号のチャネルに設定され、当該チャネルでの送信を行う。受信部122は、チャネル制御部134から指示された番号のチャネルに設定され、当該チャネルでの受信を行う。
制御チャネルのビーコン信号フレームは、制御チャネルにて受信し、データチャネルのビーコン信号フレームまたはデータフレームは、データチャネルにて受信を行う。
送信部121は、送信処理部131から入力されたフレームに対し、所望の物理層の処理を行って、D/A変換や周波数変換等を行い、アンテナ110を介して信号を空間に電波として送信する。
受信部122は、アンテナ110を介して信号を受信し、受信処理を行って、処理後のフレームを受信処理部132へ出力する。受信処理としては、たとえばベースバンドへの周波数変換やA/D変換、A/D変換後のフレームの物理ヘッダーの解析や復調処理など所望の物理層処理を含む。
チャネル制御部134は、PHY&RF部120の設定、すなわち、送信部121および受信部122の設定を制御する。例えば、チャネル制御部134は、使用するチャネルの番号をPHY&RF部120に送り、PHY&RF部20は送信部および受信部を、当該番号のチャネルに設定する。
なお、ノードにアンテナが2つ用意し、データチャネルと制御チャネル用にそれぞれ送受信部を用意することで、制御チャネルとデータチャネルを同時に使用可能な構成でもかまわない。この場合、それぞれの動作のオン/オフを回路への電力供給により制御してもよい。
受信処理部132は、受信部122から入力されたフレームのMACヘッダーの解析等を行う。受信信号が接続応答信号である場合、アクセス制御部133に当該接続応答を通知する。アクセス制御部133は当該接続応答を受けると、動作チャネルを制御チャネルからデータチャネルに切り替えることを決定し、チャネル制御部134にチャネル切り替えを通知する。チャネル制御部134は、データチャネルへの切り替え設定をPHY&RF部120に指示する。
アクセス制御部133は、接続応答信号に含まれるデータチャネルの割り当てスロットの情報に基づき、データチャネルへのアクセスを制御する。アクセス制御部33は、送信処理部131のフレーム保持状況を把握しており、自ノードに割り当てられたスロットのタイミングにて、送信処理部31へデータフレームの送信を指示する。送信処理部31は、データフレームにMACヘッダー付加処理などを実施して、送信部121へ出力する。
受信処理部132は、受信部122から入力されたフレームのMACヘッダーの解析等の結果、受信したフレームがデータフレームである場合は、必要に応じて、処理後のフレームを上位処理部140へ出力する。
なお、チャネル制御部134およびアクセス制御部133は、それぞれ制御に必要な情報を内部に保持しても良いし、アクセス可能な図示しない記憶部に保持してもよい。たとえば、ノードの状況、ハブの状況、データチャネルのチャネル番号、現在の動作チャネルの情報などを保持してもよい。たとえばノードの状況として、接続処理済みか否かの情報、バッテリー残量の情報を含んでも良い。また、ハブの状況として、制御チャネルのビーコン信号やデータチャネルのビーコン信号の送信タイミングの情報や、ハブの電源のオン/オフ状態を含んでも良いし、その他の情報を含んでも良い。
以下、ノードの動作例を示す。上位処理部140からの送信要求に基づき、アクセス制御部133は制御チャネルのアクセスを管理し、送信処理部131へ接続要求信号の送信を指示する。このとき、ハブから制御チャネルで送信されるビーコン信号を受信して、接続要求の生成に必要な情報やデータチャネルの情報を取得する。制御チャネルを特定する情報は予め記憶しておいても良いし、チャネルサーチを行って制御チャネルを特定してもよい。制御チャネルで送信されるビーコン信号を受信することでデータチャネルを特定できるためデータチャネルを探索する必要はない。アクセス制御部133は、特定したデータチャネルの番号を、チャネル制御部134を介して送信部121および受信部122に設定する。なおデータチャネルの番号の設定は、後述するデータチャネルへの切り替え時に行っても良い。
送信処理部131は、接続要求信号のフレームを生成して、送信部121から制御チャネルを介して送信し、アクセス制御部133はハブからの接続応答信号を待つ。アクセス制御部133は、接続応答信号の受信をトリガーに、動作チャネルの制御チャネルからデータチャネルへの切り替えをチャネル制御部134に指示し、チャネル制御部134は、当該指示に応じた動作チャネル情報をPHY&RF部120に通知する。PHY&RF部120は、動作チャネル情報に従って、データチャネルへ切り換える。また、アクセス制御部133は、接続応答信号に含まれるデータチャネルでの割り当てスロットの情報に基づき、データチャネルへのアクセスを管理する。アクセス制御部133は、送信処理部31のフレーム保持状況を把握し、自ノードの割り当てスロットのタイミングにて、送信処理部31へデータフレームの送信を指示する。
図26は、実施形態1に係るハブの基本的な動作例のフローチャートである。ハブは、制御チャネル(第1のチャネル)を用いて、データチャネル(第2のチャネル)のチャネル情報を含むビーコン信号(第1の報知信号)を、ノードに送信する(S1001)。ハブは、データチャネルを用いて、当該ビーコン信号とは別のビーコン信号(第2の報知信号)を、ノードに送信する(S1002)。
図27は、実施形態1に係るノードの基本的な動作例のフローチャートである。ノードは、ハブから制御チャネル(第1のチャネル)で送信されるビーコン信号(第1の報知信号)を受信する(S1011)。ノードは、受信したビーコン信号を解析して、データチャネル(第2のチャネル)のチャネル情報を取得する(S1012)。ノードは、取得したチャネル情報に基づき、ハブからデータチャネルで送信されるビーコン信号(第2の報知信号)を受信する(S1013)。
以上、第1の実施形態に係る無線通信装置を備えたハブは、制御チャネルのビーコン信号にデータチャネルのチャネル情報を含めるため、ノードはデータチャネルのチャネルサーチを行う必要はなく、サーチに必要な消費電力を削減できる。
また、データチャネルにて送信するビーコン信号の送信頻度を制御チャネルより低くすることで、ノードが制御チャネルを用いてハブと接続処理を行ってデータチャネルへの移行した後の消費電力を低減できる。なお、前述したように、データチャネルにて送信するビーコン信号の送信頻度を制御チャネルと同じまたは制御チャネルより高くした場合、ノードが、データチャネルでビーコン信号を受信する周期を小さく、または回数を減らすことで、消費電力を低減するようにしてもよい。
また、データチャネルで送信するビーコン信号に含める情報量を制御チャネルよりも小さくすることで、データチャネルのビーコン信号の信号長を制御チャネルのビーコン信号長より短くし、これによりノードが制御チャネルを用いてハブと接続処理を行ってデータチャネルへの移行した後の消費電力を低減できる。
(実施形態2)
実施形態1では、制御チャネルおよびデータチャネルの少なくとも2チャネルを用いたハブとノードの基本的な動作について説明した。本実施形態では、それぞれのチャネルのアクセス方式について説明する。実施形態1では、データチャネルではTDMA、制御チャネルではCSMAの場合を想定したが、以下この理由について説明する。
実施形態1では、制御チャネルおよびデータチャネルの少なくとも2チャネルを用いたハブとノードの基本的な動作について説明した。本実施形態では、それぞれのチャネルのアクセス方式について説明する。実施形態1では、データチャネルではTDMA、制御チャネルではCSMAの場合を想定したが、以下この理由について説明する。
制御チャネルの目的は、多くのノードが、接続要求信号および接続応答信号をはじめ、必要な制御情報をハブとやりとりすることで、ハブと接続できるようにすることである。したがって、アクセス方式としてはキャリアセンスを用いたアクセス方式、たとえばコンテンションベースのCSMA(Carrier Sense Multiple Access:キャリア検知多重アクセス)方式が適する。一方、各ノードに一定周期でデータが発生するような場合、たとえばノードに周期的にデータを取得するセンサーが搭載されると想定すると、その周期にあったタイミングでノードからハブへのデータ送信が行われればよい。よって、データチャネルでは、センサー等から決まる要求周期でデータ送信タイミングが割り当てられる方式、すなわちTDMA(Time Division Multiple Access:時分割多元接続)ベースの方式が適する。
このように、制御チャネルおよびデータチャネルで異なるアクセス方式を用いることで、各チャネルの使用目的に適した通信を行うことができる。ただし、本発明の実施形態はこれらのアクセス方式に限定されないのはもちろんである。
(実施形態3)
本実施形態では、制御チャネルでの接続処理に用いる接続要求信号(C−Req)と、接続応答信号(C−Ass)について説明する。また、TDMA方式でのスロットの割り当て方法について説明する。
本実施形態では、制御チャネルでの接続処理に用いる接続要求信号(C−Req)と、接続応答信号(C−Ass)について説明する。また、TDMA方式でのスロットの割り当て方法について説明する。
ノードから送信する接続要求信号には、少なくとも要求割り当て頻度と要求割り当て長に関する情報を含むとする。要求割り当て頻度は、たとえばスロットを割り当てる頻度(たとえばデータチャネルでのビーコン信号がN回送信されるごとに1回など)、要求割り当て長は、割り当てを要求する時間長(たとえばビーコンインターバル内で要求するスロットの個数)を表す。
ハブ側では、たとえばアクセス制御部33は現在管理している割り当て済みスロット等の情報から、ノードからの接続要求信号に応じることが可能かを判断し、可能な場合は、ノードに対して要求された頻度で、要求された個数のスロットを割り当て、割り当てた内頻度およびスロットに関する情報(割り当て情報)を含む接続応答信号を返す。また、判断の結果、ノードの要求に応じることが可能ではない場合には、割り当て可能な頻度およびスロット数に関する候補情報を含む接続応答信号を返しても良い。
また、ノードからの接続要求信号に、センサー種別等に関連づけられたデータID毎の要求割り当て頻度と、割り当て時間長(スロット数)を含めてもよい。たとえば、ノードに複数種別のセンサーが搭載されていた場合、最初の接続要求では、搭載しているすべてのセンサー種別に基づき、各データIDと各センサーの要求割り当て頻度および要求割り当て長を含める。ノードから当該接続要求を受信したハブのアクセス制御部は、何らかの基準のもと、データ送信を行うセンサーと、データ送信を行わないセンサーを決定してもよい。たとえば人体の右腕に付けたノードから脈拍のセンサーと左腕に付けたノードの脈拍のセンサーの両方についての接続要求があった場合、一方のセンサーの値のみで十分な場合は、左腕についてセンサー値の受信は不要と判断し、当該左腕に付けたノードの脈拍センサーのデータ送信は行わないと決定してもよい。その場合には、当該ノードに対し、データ送信を要求するセンサー種別のみ、そのデータIDと、それに対する割り当て頻度および割り当てスロットを含む接続応答信号を返しても良い。
図8に接続要求信号および接続応答信号の信号フォーマット例を示す。上記で説明した箇所以外のフィールドは基本的にIEEE802.15.6仕様をもとに記載されているが、本実施形態は必ずしも図8に示すフォーマットに限ったものではない。
図8に示す例では、Uplink Request IEのallocation Request フィールドに、各データID(図ではData IDと記載)およびそれに対する要求割り当て頻度(Allocation Request Frequency)、要求割り当て長(Allocation Request Length)が含まれる。さらに応答フレームタイプが複数ある場合には、要求する応答フレームタイプのフィールド(Request Ack Type)が含まれる。応答フレームのタイプには、一例として、正常受信した場合に肯定の応答を返すACKタイプや、受信が失敗した場合(誤りが検出された場合など)に否定の応答を返すNACKタイプがあるが、これについては実施形態7で説明する。
このように、接続要求信号および接続応答信号のやりとりの結果、ハブ側は各ノードについて割り当て頻度および割り当てスロットの把握が可能となる。
TDMAの各ノードに対するスロットの割り当て情報はビーコン信号または接続応答信号に含めてノードに通知できる。制御チャネルのビーコン信号に挿入される場合には、各ノードは制御チャネルのビーコン信号を受ければ、常にTDMAの各ユーザに対するスロットの割り当て状況を把握できるが、制御チャネルのビーコン信号が長くなる。一方、接続応答信号に挿入する場合には、TDMAの各ユーザに対する割り当て状況を把握したいノードは、接続要求信号を送信する必要がある。
図9に、制御チャネルのビーコン信号もしくは接続応答信号に挿入する、TDMAの各ユーザに対する割り当て情報に関するフィールドの例を示す。図9に示す例では、割り当てスロット番号を通知する例(1)と、割り当てスロット数を通知する例(2)を示した。なお、図示の例では、データチャネルの割り当て可能期間は、データチャネルのビーコン信号送信完了後から開始しているが、これはあくまで一例であり、本実施形態はこの例に限定されない。
スロット番号を通知する場合には、各ユーザID(ノードのID)の割り当て開始および終了スロット番号をそれぞれ通知する。たとえば例(1)では、ユーザID=1のユーザは第1,第2および第6、第7、第8スロットが割り当てられている。この場合は1−2と6−8とを別々に記載する。
一方、スロット数を通知する場合には、割り当て順に従って、各ユーザの割り当てスロット数を通知する。この場合、各割り当てのスロット数の通知なので、通知フィールドの長さはスロット番号の通知の場合よりも小さくなると考えられる。ただし、受信した各ノードは、通知フィールドに記載された各割り当てのスロット数の情報から、割り当て済みのスロット番号に変換する内部処理が必要となる。
このように、第3の実施形態に係る無線通信装置では、割り当て要求の仕組みや割り当て状況を通知する仕組みを設けることで、ノードからの割り当て要求およびそれに対する割り当てを容易に行うことができる。
(実施形態4)
本実施形態では、データチャネルのスロット割り当てがすでに行われたノードに対し、その割り当てを変更する場合の処理について説明する。割り当て変更を要求するのがノードの場合と、バブの場合があり、それぞれによって処理が異なる。以下、それぞれの場合に分けて、説明を行う。
本実施形態では、データチャネルのスロット割り当てがすでに行われたノードに対し、その割り当てを変更する場合の処理について説明する。割り当て変更を要求するのがノードの場合と、バブの場合があり、それぞれによって処理が異なる。以下、それぞれの場合に分けて、説明を行う。
[ノードが割り当て変更の要求を行う場合]
ノードのアクセス制御部は、割り当て変更を要求することを何らかの基準に基づき決定する。基準としては、送信するセンシング情報の数あるいは種類を増やす場合、送信していたセンシング情報の一部の送信を停止する場合、センシング情報のデータ長が増えた場合、あるいはその他の場合など何でも良い。
ノードのアクセス制御部は、割り当て変更を要求することを何らかの基準に基づき決定する。基準としては、送信するセンシング情報の数あるいは種類を増やす場合、送信していたセンシング情報の一部の送信を停止する場合、センシング情報のデータ長が増えた場合、あるいはその他の場合など何でも良い。
ノードは、割り当て変更の決定をトリガーに、動作チャネルをデータチャネルから制御チャネルへ切り替え、制御チャネルのチャネル状況確認を開始する。ノードは、たとえばキャリアセンスで制御チャネルの空きを検出し、変更後の要求割り当て頻度と、要求割り当て長とに関する情報を含む接続要求信号を送信する。これらの処理の制御は例えばノードのアクセス制御部が行う。この接続要求信号は、新規の接続要求と形式的には同じである。ただし、接続要求信号とは別の信号を定義し、この信号を用いて割り当て変更の要求を行ってもかまわない。ハブ側の動作は、実施形態1〜3の記載で述べた動作と同様であるため、ここでは説明を省略する。
なお、上記では、割り当て変更要求及び、応答処理を制御チャネルにて行う仕組みを示したが、実施形態1記載の初期接続と同様に、上記処理をデータチャネルの空き時間を利用して行っても良い。
[バブが割り当て変更の要求を行う場合の第1の例]
図10に、ハブが割り当て変更の要求を行う場合の動作のタイミング図を示す。
図10に、ハブが割り当て変更の要求を行う場合の動作のタイミング図を示す。
ハブのアクセス制御部は何らかの基準で、あるノードに対する割り当て変更の要求を行うことを決定する。割り当て変更の決定をトリガーに、ハブは、データチャネルのビーコン信号のAllocation change informationフィールド(図4参照)において割り当てを変更するノードを示すビット位置にビット(変更ビット)を立てて、ビーコン信号フレームを送信する(A101)。その後、ハブは、実施形態3の記載で述べたような変更後の割り当て情報を、制御チャネルのビーコン信号もしくは、接続応答信号に含めて通知する。図示の例では、制御チャネルのビーコン信号により、変更後の割り当て情報を通知している(A102)。これらの処理の制御はハブのアクセス制御部が行う。
ノードは、Allocation change informationフィールドにおいて自分のビット位置にビットが立っている場合には、動作チャネルを制御チャネルに切り替え(B101)、制御チャネルのビーコン信号を受信することで、もしくは、接続要求信号を送信してその応答信号を受信することで、新しい割り当て情報を得る。図示の例では、制御チャネルのビーコン信号を受信することで、変更後の割り当て情報を受信している(A102)。その後、動作チャネルをデータチャネルに戻し(B102)、データチャネルの次のビーコン信号の受信以降、新しい割り当てのスロットを用いて送受信を行う(B103)。これらの処理の制御は例えばノードのアクセス制御部が行う。
ここで、ノードによっては消費電力低減のために、データチャネルのビーコン信号を、複数のビーコン信号毎に1回の頻度で受信するように設定してもよい。この場合には、ハブは収容するノードのうち、少なくとも割り当てを変更するノードがすべて上記変更ビットの有無を確認するタイミングに合わせて、実際の割り当て変更を行う必要がある。このため、当該タイミングでのデータチャネルのビーコン信号に上記変更ビットを立てて、実際の割り当て変更のタイミングを特定する情報を当該ビーコンに挿入してもよい。もしくは、当該変更のタイミングを特定する情報を、データチャネルのビーコン信号ではなく、変更後の割り当て情報を通知する制御チャネルのビーコン信号に挿入してもよい。
一方、ノードは、allocation change informationフィールドにおける自分宛てのビット位置にビットが立ったデータチャネルのビーコン信号を受信した時に、当該データチャネルのビーコン信号に割り当て変更のタイミングの通知が含まれる場合には、その通知の検知をトリガーに、動作チャネルをデータチャネルから制御チャネルに変更する。そして、変更後の制御チャネルで、新しい割り当て情報を含む制御チャネルのビーコン信号もしくは接続応答信号を受信することで、ハブから通知される新しい割り当て情報を把握する。
[バブが割り当て変更の要求を行う場合の第2の例]
図11は、ハブが割り当て変更を要求する場合の別の動作のタイミング図である。ハブがデータチャネルのビーコン信号のAllocation change informationフィールドにビット(変更ビット)を立てる動作(A111)は、図10に示した動作(A101)と同一であるが、その後の動作が、図10と異なる。
図11は、ハブが割り当て変更を要求する場合の別の動作のタイミング図である。ハブがデータチャネルのビーコン信号のAllocation change informationフィールドにビット(変更ビット)を立てる動作(A111)は、図10に示した動作(A101)と同一であるが、その後の動作が、図10と異なる。
図11に示す動作では、変更ビットが立ったデータチャネルのビーコン信号を受信したノードは、その後、現在の割り当て中に送信するデータフレームのヘッダーのAllocation change ok bitにビットを立てることで、変更の了解を通知する(B111)。それに対し、ハブは応答信号(ACK信号)にて新しい割り当て情報を通知する(A112)。ノードは、次のデータチャネルのビーコン信号を受信した以降、新しい割り当て情報に従って送受信を行う(B112)。
割り当て変更が必要なノードが複数存在し、データチャネルのビーコン信号の受信タイミングがノードによって異なる場合、ハブ側は、応答信号にNew Allocation slotの通知を挿入するタイミングを、各ノードに応じて調整すればよい。図11に示した処理では、図10に比べ、ノードが制御チャネルへの移行を行わず、データチャネルのみで処理できる利点がある。
[バブが割り当て変更の要求を行う場合の第3の例]
図12は、ハブが割り当て変更を要求する場合の別の動作のタイミング図である。ハブがデータチャネルのビーコン信号のAllocation change informationフィールドにビット(変更ビット)を立てる動作は、図10に示した動作(A101)と同一であるが、その際、ビーコン信号に新規割り当て情報の通知スロットを指定する点が異なる。
図12は、ハブが割り当て変更を要求する場合の別の動作のタイミング図である。ハブがデータチャネルのビーコン信号のAllocation change informationフィールドにビット(変更ビット)を立てる動作は、図10に示した動作(A101)と同一であるが、その際、ビーコン信号に新規割り当て情報の通知スロットを指定する点が異なる。
図12に示す動作では、ハブは現時点でスロット割り当てを行っていない空きスロットの中から、新規割り当て情報を通知するスロット(通知スロット)を決定し、データチャネルのビーコン信号にて、Allocation change informationフィールドにビット(変更ビット)を立てる動作と共に通知スロット番号を通知する(A131)。
変更ビットが立ったデータチャネルのビーコン信号を受信(A131)したノードは、ハブが指定した通知スロットにて受信処理を行い、新規割り当て情報を受信し(A132)、次のデータチャネルのビーコン信号を受信した以降、新しい割り当て情報に従って送受信を行う(B133)。
全てのノードが全データチャネルのビーコン信号を受信するとは限らないため、ノードに、図11に示す動作と同様に、データフレームのヘッダーのAllocation change ok bitにビットを立てることで、変更の了解を通知するしくみを入れてもよい(B131,B132)。この場合、例えば、あるデータチャネルのビーコン信号でのAllocation change informationフィールドにビット(変更ビット)を立てた場合に、その直後のノードからの信号にて該当する全ノードからAllocation change ok bitが得られない場合には、そのビーコン信号期間の通知スロットでは新規割り当て情報を送信せず(A133)、すべての該当ノードから応答が得られてから新規割り当て情報を送信してもよい(A132)。図12に示した処理では、図11に比べ、ハブは複数ノードへの新規割り当て情報を一度に送信できる利点がある。
(実施形態5)
本実施形態では、ハブにおいてノードへ送信するダウンリンクデータが発生した場合の処理について説明する。
本実施形態では、ハブにおいてノードへ送信するダウンリンクデータが発生した場合の処理について説明する。
図13に本実施形態に係るタイミング図を示す。ノードへ送信するダウンリンクデータの発生時も、実施形態4と同様に、ハブはデータチャネルのビーコン信号のDownlink allocation informationフィールドにおいてノード宛てのビット位置にビットを立てたデータチャネルのビーコン信号を送信する(A121)。Downlink allocation informationフィールドの自分宛のビットを確認したノードは、データ送信の際にDownlink allocation ok bitを立てたデータフレームを送信し(B121)、それに対しハブは応答信号(ACK信号)にて当該ノードへ割り当て情報を通知する(A122)。ハブは、ノードへ通知した割り当て情報に示されるスロットにてダウンリンクデータを送信し(A123)、これを受信したノードはACK応答を返す(B122)。これらの処理の制御はハブおよびノードの各アクセス制御部が行えばよい。
このように、実施形態5によれば、ノードへ送信するダウンリンクデータ発生時にも、ハブからのビーコン信号によるダウンリンクデータの発生通知と、データフレームのビットを用いたハブへの確認通知と、応答信号での新しい割り当て情報の通知とを行うことで、ダウンリンクのデータ送信が可能となる。
(実施形態6)
本実施形態では、制御チャネルとデータチャネルの両チャネルでチャネルの帯域幅が異なる場合について説明する。
本実施形態では、制御チャネルとデータチャネルの両チャネルでチャネルの帯域幅が異なる場合について説明する。
一般に、システムとしての使用帯域が決まっていた場合、1チャネル当たりの帯域幅により、確保できるチャネル数が異なる。たとえば、BluetoothとBluetooth Low Energyという2つの規格で見た場合、同一の使用帯域を、Bluetoothは1チャネル当たり1MHz幅とすることで、80チャネル確保し、Bluetooth Low Energyは1チャネル当たり1MHz幅で40チャネル確保するとしている。また、一般にはシステム毎にチャネル幅とチャネル数が決められている。
たとえば、収容ノード数はそれほど多くないが、各ノードの送受信するデータ量が大きい場合、またはデータ送受信頻度が高い場合には、データチャネルの帯域幅を制御チャネルの帯域幅より大きくする。たとえばデータチャネルを2MHz幅、制御チャネルを1MHz幅とする。一方、逆に収容ノード数を確保したい場合には、制御チャネルの帯域幅をデータチャネルの帯域幅より大きくする。たとえばデータチャネルを1MHz、制御チャネルを2MHzとする。
また、制御チャネルとデータチャネルのチャネル幅を決定する作業は、システム全体として取り決めを行っておいてもよいし、各ハブが決定してもよい。各ハブがチャネル幅を決定する場合には、たとえば制御チャネルは他のハブ等が受信出来るようにシステム全体で統一のチャネル幅とし、データチャネルは各ハブが使用帯域幅を選択するようにしてもよい。チャネル幅の情報は、制御チャネルのビーコン信号に含まれる使用チャネル通知フィールドにて、使用チャネルを通知することで、ノードや他ハブ等が把握できる。
このように、割り当て帯域幅を制御チャネルおよびデータチャネルで異ならせることで、システムとして満たしたい要求に適したチャネル設定を行うことができる。たとえば端末をより多く収容したいのか、送受信するデータ量を大きくとりたいのか、送受信するデータの頻度を高く確保したいのか、といった要求に応じてチャネル設定を行うことが可能となる。
(実施形態7)
本実施形態は、制御チャネルおよびデータチャネルの両チャネルで応答フレームの種別を異ならせる場合を示す。
本実施形態は、制御チャネルおよびデータチャネルの両チャネルで応答フレームの種別を異ならせる場合を示す。
本実施形態では、フレームの正常受信時に応答を送信するACK方式と、フレームの正常受信時は応答を返さず、誤った場合のみ応答を送信するNACK(or NAK)方式を用いる場合を示す。ただし、ACK方式とNAK方式は一例であり、上記と同様の関係で応答を返すのであれば他の方式でもよい。たとえばBlock ACK方式とBlock NAK方式であっても構わない。
ACK方式を用いた送受信の場合には、正常受信時にはACK応答を受信するので、確実にフレーム送信が成功したかの判断が可能である。
一方、NAK方式を用いた送受信の場合には、送信処理および受信処理にかかる電力を削減できるという利点をもつものの、フレーム送信が実際に成功したのかどうかの判断が不明であるという問題点がある。すなわち、NAK方式は、チャネルが安定していて、フレーム誤りが起きにくい場合には、NAKフレームの送信機会が減るため、送信処理および受信処理にかかる電力を削減できる。ただし、送信したフレームがフェージング等により相手機器で受信されない場合にはNAK応答は返信されず、また相手機器からNAK応答が返信されても同じくフェージング等により送信側に届かない場合もある。これらの場合、NAK応答を受信しない送信側は、フレーム送信が成功したと誤認してしまう問題が生じる。
これらの点を踏まえて、本実施形態では、ACK方式とNAK方式を使い分ける。具体的に、アクセス方式に応じて使い分ける。たとえば、キャリアセンスして送信するが衝突の可能性があるCSMAベースのアクセスを行う制御チャネルは常にACK方式の送受信を行い、一方で、あらかじめ帯域割り当て行われ、衝突の可能性の低いTDMAベースのデータチャネルは低消費のためにNAK方式の送受信を行う。これらの応答方式の決定および指示はノードのアクセス制御部が行えばよい。
このように、アクセス方式の異なるデータチャネルおよび制御チャネルに応じて応答方式の種別を変更することで、NAK方式を有効活用でき、ノードの消費電力削減を図ることが可能となる。
(実施形態8)
図14に実施形態8に係るハブにおける無線通信装置のブロック図を示す。
図14に実施形態8に係るハブにおける無線通信装置のブロック図を示す。
図14に示すハブは、図6に示した実施形態1に係る無線通信装置のMAC部30に、バッファ71、72を追加した構成を有する。送信部30と受信部32とにそれぞれバッファ71、72が接続されている。上位処理部40はバッファ71、72を介して送信処理部30および受信処理部32と入出力を行う。バッファ71、72は、たとえば任意の揮発性メモリまたは不揮発性メモリで構成できる。このように、バッファ71、72を備えることで、送信フレームおよび受信フレームをバッファ71、72に保持して、再送処理、フレーム種別等に応じたQoS制御、または上位処理部40への出力処理を容易に行うことができる。
このようにバッファを追加する構成は、ノードに対しても同様に実施できる。
図15に実施形態8に係るノードにおける無線通信装置のブロック図を示す。
図15に示すノードは、図7に示した実施形態1に係る無線通信装置のMAC部130に、バッファ171、172を追加した構成を有する。送信部130と受信部132とにそれぞれバッファ171、172が接続されている。上位処理部140はバッファ171、172を介して送信処理部130および受信処理部132と入出力を行う。バッファ171、172は、たとえば任意の揮発性メモリまたは不揮発性メモリで構成できる。このように、バッファ171、172を備えることで、送信データおよび受信データをバッファ171、172に保持して、再送処理、フレーム種別等に応じたQoS制御、または上位処理部140への出力処理を容易に行うことができる。
(実施形態9)
図16に実施形態9に係るハブにおける無線通信装置のブロック図を示す。
図16に実施形態9に係るハブにおける無線通信装置のブロック図を示す。
図16に示すハブは、図14に示した実施形態8におけるバッファ71、72、アクセス制御部33にバス73を接続し、バス73に上位インターフェース部74とプロセッサ部75を接続した形態を有する。MAC部30は、上位インターフェース部74において上位処理部40と接続されている。プロセッサ部75では、ファームウェアが動作する。ファームウェアの書き換えによって無線通信装置の機能変更を容易に行うことができる。アクセス制御部33およびチャネル制御部34の少なくとも一方の機能をプロセッサ部75で実現してもよい。
図17に実施形態9に係るノードにおける無線通信装置のブロック図を示す。
図17に示すノードは、図15に示した実施形態8におけるバッファ171、172、アクセス制御部133にバス173を接続し、バス173に上位インターフェース部174とプロセッサ部175を接続した形態を有する。MAC部130は、上位インターフェース部174において上位処理部140と接続されている。プロセッサ部175では、ファームウェアが動作する。ファームウェアの書き換えによって無線通信装置の機能変更を容易に行うことができる。アクセス制御部133およびチャネル制御部134の少なくとも一方の機能をプロセッサ部175で実現してもよい。
(実施形態10)
図18に実施形態10に係るハブにおける無線通信装置のブロック図を示す。
図18に実施形態10に係るハブにおける無線通信装置のブロック図を示す。
図18に示す無線通信装置は、図6に示した実施形態1に係るハブにおけるMAC部30にクロック生成部76を接続した形態を有する。クロック生成部76は、出力端子を介して外部のホスト(ここでは上位処理部40)に接続され、クロック生成部76により生成されたクロックは、MAC部30に与えられるとともに、外部のホストにも出力される。ホストをクロック生成部76から入力されるクロックによって動作させることにより、ホスト側と無線通信装置側を同期させて動作させることが可能となる。この例ではクロック生成部76は、MAC部の外側に配置されているが、MAC部の内部に設けてもよい。
図19に実施形態10に係るノードにおける無線通信装置のブロック図を示す。
図19に示す無線通信装置は、図7に示した実施形態1に係るノードにおけるMAC部130にクロック生成部176を接続した形態を有する。クロック生成部176は、出力端子を介して外部のホスト(ここでは上位処理部140)に接続され、クロック生成部176により生成されたクロックは、MAC部130に与えられるとともに、外部のホストにも出力される。ホストをクロック生成部176から入力されるクロックによって動作させることにより、ホスト側と無線通信装置側を同期させて動作させることが可能となる。この例ではクロック生成部176は、MAC部の外側に配置されているが、MAC部の内部に設けてもよい。
(実施形態11)
図20は、実施形態11に係る無線通信装置のハードウェア構成例を示したものである。このハードウェア構成は一例であり、ハードウェア構成は種々の変更が可能である。図20に示した無線通信装置の動作は、これまで述べた実施形態の無線通信装置と同様であるため、以下では、ハードウェア構成上の違いを中心に説明し、詳細な動作の説明は省略する。なお、図示のハードウェア構成は、ハブとして動作する無線通信装置およびノードとして動作する無線通信装置のいずれにも適用可能である。
図20は、実施形態11に係る無線通信装置のハードウェア構成例を示したものである。このハードウェア構成は一例であり、ハードウェア構成は種々の変更が可能である。図20に示した無線通信装置の動作は、これまで述べた実施形態の無線通信装置と同様であるため、以下では、ハードウェア構成上の違いを中心に説明し、詳細な動作の説明は省略する。なお、図示のハードウェア構成は、ハブとして動作する無線通信装置およびノードとして動作する無線通信装置のいずれにも適用可能である。
本無線通信装置は、ベースバンド部211、RF部221と、アンテナ50(1)〜50(N)(Nは1以上の整数)とを備える。
ベースバンド部211は、制御回路212と、送信処理回路213と、受信処理回路214と、DA変換回路215、216と、AD変換回路217、218とを含む。RF部221とベースバンド部211は、まとめて1チップのIC(Integrated Circuit:集積回路)として構成されてもよいし、別々のチップで構成されてもよい。
一例として、ベースバンド部211は、ベースバンドLSIまたはベースバンドICである。または、ベースバンド部211が、図示の点線の枠で示すように、IC232とIC231とを備えてもよい。このとき、IC232が制御回路212と送信処理回路213と受信処理回路214とを含み、IC231が、DA変換回路215、216とAD変換回路217、218を含むように、各ICに分かれてもよい。
制御回路212は、主として図6および図7等のMAC部30、130の機能を実行する。上位処理部40、140の機能を、制御回路212に含めても構わない。
送信処理回路213は、図6および図7等の送信部21、121のDA変換処理の前までを行う部分に対応する。すなわち、送信処理回路213は、プリアンブル及びPHYヘッダーの追加や符号化、変調(MIMO変調を含んでも良い)などの物理層の処理を主に行い、例えば2種類のデジタルベースバンド信号(以下、デジタルI信号とデジタルQ信号)を生成する。なお、図6および図7等の送信部21、121のDA変換処理の前までの機能を送信処理回路213に含めるとともに、受信部22、122のAD変換処理より後の機能を受信処理回路214に含める構成も可能である。
本実施形態の通信処理装置は、例えば制御回路212と送信処理回路213と受信処理回路214に対応する。本実施形態の通信処理装置は、1チップICの形態、複数のチップICからなる形態のいずれも含む。
DA変換回路215、216は、図6および図7等の送信部21、121の処理のうち、DA変換を行う部分に相当する。DA変換回路215、216は、送信処理回路213から入力される信号をDA変換する。より詳細には、DA変換回路215はデジタルI信号をアナログのI信号に変換し、DA変換回路216はデジタルQ信号をアナログのQ信号に変換する。なお、直交変調せずに一系統の信号のままで送信する場合もありうる。この場合、DA変換回路は1つだけでもよい。また、一系統または複数系統の送信信号をアンテナの数だけ振り分けて送信する場合には、アンテナの数に応じた数のDA変換回路を設けてもよい。
RF部221は、一例としてRFアナログICあるいは高周波ICである。RF部221における送信回路222は、図6および図7等に示した送信部21、121の処理のうち、DA変換より後の送信時の処理を行う部分に相当する。送信回路222は、DA変換回路215、216によりDA変換されたフレームの信号から所望帯域の信号を抽出する送信フィルタ、発振装置から供給される一定周波数の信号を利用して、フィルタリング後の信号を無線周波数にアップコンバートするミキサ、アップコンバート後の信号を増幅するプリアンプ(PA)等を含む。
RF部221における受信回路223は、図6および図7等に示した受信部22、122の処理のうち、AD変換より前までの受信時の処理を行う部分に相当する。受信回路223は、アンテナで受信された信号を増幅するLNA(低雑音増幅器)、発振装置から供給される一定周波数の信号を利用して、増幅後の信号をベースバンドにダウンコンバートするミキサ、ダウンコーバート後の信号から所望帯域の信号を抽出する受信フィルタ等を含む。より詳細には、受信回路223は、不図示の低雑音増幅部で低雑音増幅された受信信号を互いに90°位相のずれた搬送波により直交復調して、受信信号と同位相のI(In-phase)信号と、これより90°位相が遅れたQ(Quad-phase)信号とを生成する。これらI信号とQ信号は、ゲインが調整された後に、受信回路223から出力される。
制御回路212は、送信回路222の送信フィルタおよび受信回路223の受信フィルタの動作を制御してもよい。送信回路222および受信回路223を制御する別の制御部が存在し、制御回路212がその制御部に指示を出すことで、同様の制御を行ってもよい。
ベースバンド部211におけるAD変換回路217、218は、図6および図7等に示した受信部22、122の処理のうち、AD変換を行う部分に相当する。AD変換回路217、218は、受信回路223からの入力信号をAD変換する。より詳細には、AD変換回路217はI信号をデジタルI信号に変換し、AD変換回路218はQ信号をデジタルQ信号に変換する。なお、直交復調せずに一系統の信号だけを受信する場合もありうる。この場合、AD変換回路は1つだけでよい。また、複数のアンテナが設けられる場合には、アンテナの数に応じた数のAD変換回路を設けてもよい。受信処理回路214は、図6および図7等に示した受信部22、122の処理のうち、AD変換より後の処理を行う部分に対応する。すなわち、受信処理回路214は、AD変換後の信号の復調処理、プリアンブル及びPHYヘッダーを取り除く処理などを行い、処理後のフレームを制御回路212に渡す。
なお、アンテナ50(1)〜50(N)を、送信回路222および受信回路223のいずれか一方に切り換えるスイッチがRF部に配置されてもよい。スイッチを制御することで、送信時にはアンテナ50(1)〜50(N)を送信回路222に接続し、受信時には、アンテナ50(1)〜50(N)を受信回路223に接続してもよい。
図20では、DA変換回路215、216およびAD変換回路217、218がベースバンド部211側に配置されていたが、RF部221側に配置されるように構成してもよい。
なお、送信回路222および受信回路223により無線通信部を形成してもよい。送信回路222および受信回路223にさらに、DA215、216およびDA217、218を含めて無線通信部を形成してもよい。さらに、これらに加えて、送信処理回路213および受信処理回路214のPHY処理部分(すなわち変調部55および復調部56)を含めて無線通信部を形成してもよい。または、送信処理回路213および受信処理回路214のPHY受信処理部分により無線通信部を形成してもよい。
(実施形態12)
図21(A)および図21(B)は、それぞれ実施形態12に係る無線通信端末(無線機器)の斜視図である。図21(A)の無線機器はノートPC301であり、図21(B)の無線機器は移動体端末321である。それぞれ、端末(基地局および子局のいずれとして動作してもよい)の一形態に対応する。ノートPC301および移動体端末321は、それぞれ無線通信装置305、315を搭載している。無線通信装置305、315として、これまで説明してきた無線通信装置を用いることができる。無線通信装置を搭載する無線機器は、ノートPCや移動体端末に限定されない。例えば、TV、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイス、タブレット、スマートフォン等にも搭載可能である。
図21(A)および図21(B)は、それぞれ実施形態12に係る無線通信端末(無線機器)の斜視図である。図21(A)の無線機器はノートPC301であり、図21(B)の無線機器は移動体端末321である。それぞれ、端末(基地局および子局のいずれとして動作してもよい)の一形態に対応する。ノートPC301および移動体端末321は、それぞれ無線通信装置305、315を搭載している。無線通信装置305、315として、これまで説明してきた無線通信装置を用いることができる。無線通信装置を搭載する無線機器は、ノートPCや移動体端末に限定されない。例えば、TV、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイス、タブレット、スマートフォン等にも搭載可能である。
また、無線通信装置は、メモリーカードにも搭載可能である。当該無線通信装置をメモリーカードに搭載した例を図22に示す。メモリーカード331は、無線通信装置355と、メモリーカード本体332とを含む。メモリーカード331は、外部の装置との無線通信のために無線通信装置335を利用する。なお、図22では、メモリーカード331内の他の要素(例えばメモリ等)の記載は省略している。
(実施形態13)
実施形態13では、実施形態1〜12のいずれかに係る無線通信装置の構成に加えて、バス、プロセッサ部、及び外部インターフェース部を備える。プロセッサ部及び外部インターフェース部は、バスを介してバッファと接続される。プロセッサ部ではファームウェアが動作する。このように、ファームウェアを無線通信装置に含める構成とすることにより、ファームウェアの書き換えによって無線通信装置の機能の変更を容易に行うことが可能となる。
実施形態13では、実施形態1〜12のいずれかに係る無線通信装置の構成に加えて、バス、プロセッサ部、及び外部インターフェース部を備える。プロセッサ部及び外部インターフェース部は、バスを介してバッファと接続される。プロセッサ部ではファームウェアが動作する。このように、ファームウェアを無線通信装置に含める構成とすることにより、ファームウェアの書き換えによって無線通信装置の機能の変更を容易に行うことが可能となる。
(実施形態14)
実施形態14では、実施形態1〜12のいずれかに係る無線通信装置の構成に加えて、クロック生成部を備える。クロック生成部は、クロックを生成して出力端子より無線通信装置の外部にクロックを出力する。このように、無線通信装置内部で生成されたクロックを外部に出力し、外部に出力されたクロックによってホスト側を動作させることにより、ホスト側と無線通信装置側とを同期させて動作させることが可能となる。
実施形態14では、実施形態1〜12のいずれかに係る無線通信装置の構成に加えて、クロック生成部を備える。クロック生成部は、クロックを生成して出力端子より無線通信装置の外部にクロックを出力する。このように、無線通信装置内部で生成されたクロックを外部に出力し、外部に出力されたクロックによってホスト側を動作させることにより、ホスト側と無線通信装置側とを同期させて動作させることが可能となる。
(実施形態15)
実施形態15では、実施形態1〜12のいずれかに係る無線通信装置の構成に加えて、電源部、電源制御部、及び無線電力給電部を含む。電源制御部は、電源部と無線電力給電部とに接続され、無線通信装置に供給する電源を選択する制御を行う。このように、電源を無線通信装置に備える構成とすることにより、電源を制御した低消費電力化動作が可能となる。
実施形態15では、実施形態1〜12のいずれかに係る無線通信装置の構成に加えて、電源部、電源制御部、及び無線電力給電部を含む。電源制御部は、電源部と無線電力給電部とに接続され、無線通信装置に供給する電源を選択する制御を行う。このように、電源を無線通信装置に備える構成とすることにより、電源を制御した低消費電力化動作が可能となる。
(実施形態16)
実施形態16では、実施形態15に係る無線通信装置の構成に加えて、SIMカードを含む。SIMカードは、例えば、無線通信装置におけるMAC部53、または、制御部212等と接続される。このように、SIMカードを無線通信装置に備える構成とすることにより、容易に認証処理を行うことが可能となる。
実施形態16では、実施形態15に係る無線通信装置の構成に加えて、SIMカードを含む。SIMカードは、例えば、無線通信装置におけるMAC部53、または、制御部212等と接続される。このように、SIMカードを無線通信装置に備える構成とすることにより、容易に認証処理を行うことが可能となる。
(実施形態17)
実施形態17では、実施形態13に係る無線通信装置の構成に加えて、動画像圧縮/伸長部を含む。動画像圧縮/伸長部は、バスと接続される。このように、動画像圧縮/伸長部を無線通信装置に備える構成とすることにより、圧縮した動画像の伝送と受信した圧縮動画像の伸長とを容易に行うことが可能となる。
実施形態17では、実施形態13に係る無線通信装置の構成に加えて、動画像圧縮/伸長部を含む。動画像圧縮/伸長部は、バスと接続される。このように、動画像圧縮/伸長部を無線通信装置に備える構成とすることにより、圧縮した動画像の伝送と受信した圧縮動画像の伸長とを容易に行うことが可能となる。
(実施形態18)
実施形態18では、実施形態1〜12に係る無線通信装置の構成に加えて、LED部を含む。LED部は、例えば、無線通信装置におけるMAC部53、送信処理回路213、受信処理回路214、または制御回路212等と接続される。このように、LED部を無線通信装置に備える構成とすることにより、無線通信装置の動作状態を、ユーザに容易に通知することが可能となる。
実施形態18では、実施形態1〜12に係る無線通信装置の構成に加えて、LED部を含む。LED部は、例えば、無線通信装置におけるMAC部53、送信処理回路213、受信処理回路214、または制御回路212等と接続される。このように、LED部を無線通信装置に備える構成とすることにより、無線通信装置の動作状態を、ユーザに容易に通知することが可能となる。
(実施形態19)
実施形態19では、実施形態1〜12のいずれかに係る無線通信装置の構成に加えて、バイブレータ部を含む。バイブレータ部は、例えば、無線通信装置におけるMAC部53、送信処理回路213、受信処理回路214、または制御回路212等と接続される。このように、バイブレータ部を無線通信装置に備える構成とすることにより、無線通信装置の動作状態を、ユーザに容易に通知することが可能となる。
実施形態19では、実施形態1〜12のいずれかに係る無線通信装置の構成に加えて、バイブレータ部を含む。バイブレータ部は、例えば、無線通信装置におけるMAC部53、送信処理回路213、受信処理回路214、または制御回路212等と接続される。このように、バイブレータ部を無線通信装置に備える構成とすることにより、無線通信装置の動作状態を、ユーザに容易に通知することが可能となる。
(実施形態20)
図23は、実施形態20に係る無線通信システムの全体構成を示す。この無線通信システムは、ボディエリアネットワークの例である。無線通信システムは、ノード401、402を含む複数のノードと、ハブ451とを含む。各ノードおよびハブは人体に装着され、各ノードはハブ451と無線通信を行う。人体に装着とは、人体に直接接触する形態、服の上から装着する形態、首からかけた紐に設ける形態、ポケットの収容する形態など、人体に近接した位置に配置するあらゆる場合を含んでよい。ハブ451は、一例として、スマートフォンや携帯電話、タブレット、ノート型PCなどの端末である。
図23は、実施形態20に係る無線通信システムの全体構成を示す。この無線通信システムは、ボディエリアネットワークの例である。無線通信システムは、ノード401、402を含む複数のノードと、ハブ451とを含む。各ノードおよびハブは人体に装着され、各ノードはハブ451と無線通信を行う。人体に装着とは、人体に直接接触する形態、服の上から装着する形態、首からかけた紐に設ける形態、ポケットの収容する形態など、人体に近接した位置に配置するあらゆる場合を含んでよい。ハブ451は、一例として、スマートフォンや携帯電話、タブレット、ノート型PCなどの端末である。
ノード401は、生体センサー411と無線通信装置412を備える。生体センサー411として、例えば、体温、血圧、脈拍、心電、心拍、血中酸素濃度、尿糖、または血糖等をセンシングするセンサーを用いることができる。ただし、これら以外の生体データをセンシングするセンサーを用いてもかまわない。無線通信装置412は、これまで述べた実施形態のいずれかの無線通信装置である。無線通信装置412は、ハブ451の無線通信装置453と無線通信を行う。無線通信装置412は、生体センサー411でセンシングされた生体データ(センシング情報)を、ハブ451の無線通信装置453に無線送信する。ノード401はタグ状の装置として構成されてもよい。
ノード402は、生体センサー421と無線通信装置422を備える。生体センサー421と無線通信装置422は、ノード401の生体センサー411と無線通信装置412と同様であるため、説明を省略する。
ハブ451は、通信装置452と無線通信装置453とを備える。無線通信装置453は、各ノードの無線通信装置と無線通信を行う。無線通信装置453は、これまで述べた実施形態のいずれかの無線通信装置でもよいし、ノードの無線通信装置と通信可能であれば、これまで述べた実施形態とは別の無線通信装置でもよい。通信装置452は、有線または無線によりネットワーク471と接続される。ネットワーク471は、インターネットや無線LAN等のネットワークでもよいし、有線ネットワークと無線ネットワークとのハイブリッドネットワークでもよい。通信装置452は、無線通信装置453により各ノードから収集されたデータを、ネットワーク471上の装置に送信する。無線通信装置453から通信装置へのデータの受け渡しは、CPUやメモリ、補助記憶装置等を介して、行われてもよい。ネットワーク471上の装置は、具体的に、データを保存するサーバ装置でもよいし、データ解析を行うサーバ装置でもよいし、その他のサーバ装置でもよい。ハブ451も、ノード401、402と同様に生体センサーを搭載してもよい。この場合、ハブ451は、当該生体センサーで取得したデータも、通信装置452を介してネットワーク471上の装置に送信する。ハブ451にSDカード等のメモリーカードを挿入するインターフェースを搭載し、生体センサーで取得したデータまたは各ノードから取得したデータを、メモリーカードに保存してもよい。また、ハブ451に、ユーザが各種指示を入力するユーザ入力部、およびデータ等を画像表示する表示部を搭載してもよい。
図24は、図23に示したノード401またはノード402のハードウェア構成例を示したブロック図である。CPU512、メモリ513、補助記憶装置516、無線通信装置514、および生体センサー515がバス511に接続されている。ここでは1つのバスに各部512〜516が接続されているが、チップセット等を介して複数のバスを設け、各部512〜516が複数のバスに分かれて接続されてもよい。無線通信装置514は、図23の無線通信装置412、422に対応し、生体センサー515は、図23の生体センサー411、421に対応する。CPU512は、無線通信装置514および生体センサー514を制御する。補助記憶装置516は、SSD、ハードディスク等のデータを永続的に記憶する装置である。補助記憶装置516は、CPU512が実行するプログラムを格納している。また、補助記憶装置516は、生体センサー515により取得されたデータを格納してもよい。CPU512は、補助記憶装置516からプログラムを読み出して、メモリ513に展開して実行する。メモリ513は、DRAM等の揮発性メモリでもよいし、MRAM等の不揮発メモリでもよい。CPU512は、生体センサー515を駆動し、生体センサー515により取得されたデータをメモリ513または補助記憶装置516に格納し、当該データを、無線通信装置514を介してハブに送信する。CPU512は、MAC層より上位の通信プロトコルやアプリケーション層の処理を実行してもよい。
図25は、図23に示したハブ451のハードウェア構成例を示したブロック図である。CPU612、メモリ613、補助記憶装置616、通信装置614、無線通信装置615、入力部616および表示部617が、バス611に接続されている。ここでは1つのバスに各部612〜617が接続されているが、チップセット等を介して複数のバスを設け、各部612〜617が複数のバスに分かれて接続されてもよい。生体センサーまたはメモリカードインタフェースが、さらにバス611に接続されてもよい。入力部616は、各種指示の入力をユーザから受けて、入力された指示の信号をCPU612に出力する。表示部617は、CPU612により指示されたデータ等を画像表示する。通信装置614および無線通信装置615は、図23のハブが備える通信装置452および無線通信装置453にそれぞれ対応する。CPU612は、無線通信装置615および通信装置614を制御する。補助記憶装置616は、SSD、ハードディスク等のデータを永続的に記憶する装置である。補助記憶装置616は、CPU612が実行するプログラムを格納しており、また、各ノードから受信したデータを格納してもよい。CPU612は、補助記憶装置616からプログラムを読み出して、メモリ613に展開して実行する。メモリ613は、DRAM等の揮発性メモリでもよいし、MRAM等の不揮発メモリでもよい。CPU612は、無線通信装置615で各ノードから受信したデータをメモリ613または補助記憶装置616に格納し、当該データを、通信装置614を介してネットワーク471に送信する。CPU612は、MAC層より上位の通信プロトコルやアプリケーション層の処理を実行してもよい。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
100:無線ネットワークシステム
10:ハブ
20〜22:ノード
10、110:アンテナ
20、120:送受信部
21、121:送信部
22、122:受信部
30、130:MAC部
31、131:送信処理部
32、132:受信処理部
33、133:アクセス制御部
34、134:チャネル制御部
40、140:上位処理部
71、72、171、172:バッファ
73、173:バス
74、174:上位インターフェース部
75、175:プロセッサ部
76、176:クロック生成部
211:ベースバンド部
221:RF部
50(1)〜50(N):アンテナ
212:制御回路
213:送信処理回路
214:受信処理回路
215、216:DA変換回路
217、218:AD変換回路
231、232:IC
301:ノートPC
321:移動体端末
305、315:無線通信装置
331:メモリーカード
332:メモリーカード本体
355:無線通信装置
401、402:ノード
451:ハブ
471:ネットワーク
511、611:バス
512、612:CPU
513、613:メモリ
514、615:無線通信装置
515:生体センサー
516、616:補助記憶装置
614:通信装置
10:ハブ
20〜22:ノード
10、110:アンテナ
20、120:送受信部
21、121:送信部
22、122:受信部
30、130:MAC部
31、131:送信処理部
32、132:受信処理部
33、133:アクセス制御部
34、134:チャネル制御部
40、140:上位処理部
71、72、171、172:バッファ
73、173:バス
74、174:上位インターフェース部
75、175:プロセッサ部
76、176:クロック生成部
211:ベースバンド部
221:RF部
50(1)〜50(N):アンテナ
212:制御回路
213:送信処理回路
214:受信処理回路
215、216:DA変換回路
217、218:AD変換回路
231、232:IC
301:ノートPC
321:移動体端末
305、315:無線通信装置
331:メモリーカード
332:メモリーカード本体
355:無線通信装置
401、402:ノード
451:ハブ
471:ネットワーク
511、611:バス
512、612:CPU
513、613:メモリ
514、615:無線通信装置
515:生体センサー
516、616:補助記憶装置
614:通信装置
Claims (11)
- 第2のチャネルのチャネル情報を含む第1の報知信号を、第1のチャネルで送信する送信部を備え、
前記送信部は、前記第2のチャネルにおける対象通信装置へのスロット割り当てを変更する場合、割り当て変更の対象となる前記対象通信装置を特定する第1フィールドを含む、前記第1の報知信号とは異なる第2の報知信号を、前記第2のチャネルで送信し、
前記送信部は、前記第2の報知信号を送信した後、前記対象通信装置と、前記対象通信装置に割り当てた開始スロットと、前記対象通信装置に割り当てた終了スロットとを特定する第2フィールドを含む信号を送信する
無線通信装置。 - 対象通信装置から接続要求を受信する受信部を更に備え、
前記送信部は、前記受信部が前記接続要求を受信した場合、前記接続要求に従って前記対象通信装置に前記第2のチャネルのスロットを割り当て、割り当てたスロットに関する情報を含む接続応答信号を、前記接続要求を受信したチャネルにて前記対象通信装置に送信する
請求項1に記載の無線通信装置。 - 前記送信部は、対象通信装置へ送信するデータが存在する場合、前記データが存在する旨の通知を含む前記第2の報知信号を、前記第2のチャネルで送信する
請求項1〜2のいずれか1項に記載の無線通信装置。 - 前記第1フィールドを構成するビットの位置で割り当て変更の対象となる前記対象通信装置を特定する
請求項1〜3のいずれか1項に記載の無線通信装置。 - 前記第1フィールドのビット幅は、前記無線通信装置と通信する対象通信装置の総数を表す
請求項1〜4のいずれか1項に記載の無線通信装置。 - 第2のチャネルのチャネル情報を含む第1の報知信号を、第1のチャネルで受信する受信部と、
前記受信部の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第1の報知信号から前記第2のチャネルのチャネル情報を取得し、
前記受信部を前記第2のチャネルで通信するように制御し、
前記受信部は、前記第2のチャネルにおけるスロット割り当て変更の対象となる対象通信装置を特定する第1フィールドを含む、前記第1の報知信号とは異なる第2の報知信号を、前記第2のチャネルで受信し、
前記受信部は、前記第2の報知信号を受信した後、前記対象通信装置と、前記対象通信装置に割り当てた開始スロットと、前記対象通信装置に割り当てた終了スロットとを特定する第2フィールドを含む信号を受信し、
前記制御部は、前記第1フィールドで自装置が割り当て変更の対象として特定されていた場合、前記受信部を前記第2フィールドで自装置に対して割り当てられたスロットで通信するように制御する
無線通信装置。 - 前記制御部は、前記第1フィールドを構成するビットの位置を用いて、自装置が割り当て変更の対象になっているか否かを判別する請求項6に記載の無線通信装置。
- 前記第1のチャネルと前記第2のチャネルは、少なくとも、周波数帯域およびアクセス方法の何れか一つが異なる
請求項1〜7のいずれか1項に記載の無線通信装置。 - 信号を送受信するアンテナを更に備える
請求項1〜8のいずれか1項に記載の無線通信装置。 - 第2のチャネルのチャネル情報を含む第1の報知信号を第1のチャネルで送信し、
前記第2のチャネルにおける対象通信装置へのスロットの割り当てを変更する場合、割当て変更の対象となる前記対象通信装置を特定する第1フィールドを含む、前記第1の報知信号とは異なる第2の報知信号を、前記第2のチャネルで送信し、
前記第2の報知信号を送信した後、前記対象通信装置と、前記対象通信装置に割り当てた開始スロットと、前記対象通信装置に割り当てた終了スロットとを特定する第2フィールドを含む信号を送信する
無線通信方法。 - 第2のチャネルのチャネル情報を含む第1の報知信号を、第1のチャネルで受信し、
前記第1の報知信号から前記第2のチャネルのチャネル情報を取得し、
前記第2のチャネルにおけるスロット割り当て変更の対象となる対象通信装置を特定する第1フィールドを含む、前記第1の報知信号とは異なる第2の報知信号を、前記第2のチャネルで受信し、
前記第2の報知信号を受信した後、前記対象通信装置と、前記対象通信装置に割り当てた開始スロットと、前記対象通信装置に割り当てた終了スロットとを特定する第2フィールドを含む信号を受信し、
前記第1フィールドで自装置が割り当て変更の対象として特定されていた場合、前記第2フィールドで自装置に対して割り当てられたスロットで通信する無線通信方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013182543 | 2013-09-03 | ||
JP2013182543 | 2013-09-03 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015535502A Division JP6224113B2 (ja) | 2013-09-03 | 2014-09-03 | 無線通信装置および無線通信方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018014761A JP2018014761A (ja) | 2018-01-25 |
JP6374586B2 true JP6374586B2 (ja) | 2018-08-15 |
Family
ID=52628445
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015535502A Active JP6224113B2 (ja) | 2013-09-03 | 2014-09-03 | 無線通信装置および無線通信方法 |
JP2017192950A Active JP6374586B2 (ja) | 2013-09-03 | 2017-10-02 | 無線通信装置および無線通信方法 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015535502A Active JP6224113B2 (ja) | 2013-09-03 | 2014-09-03 | 無線通信装置および無線通信方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10531450B2 (ja) |
JP (2) | JP6224113B2 (ja) |
WO (1) | WO2015033977A1 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015087870A1 (ja) | 2013-12-10 | 2015-06-18 | 株式会社 東芝 | 通信処理装置、集積回路、無線通信端末、メモリーカード、無線通信装置および無線通信方法 |
JP6310547B2 (ja) * | 2014-04-23 | 2018-04-11 | 株式会社東芝 | 無線通信装置および無線通信方法 |
US9692576B1 (en) * | 2014-04-30 | 2017-06-27 | Marvell International Ltd. | Methods and systems for transmitting hybrid beacon signals in WI-FI |
JP6567371B2 (ja) * | 2015-09-15 | 2019-08-28 | 株式会社東芝 | 無線通信装置 |
JP6707846B2 (ja) * | 2015-11-27 | 2020-06-10 | カシオ計算機株式会社 | フレーム生成装置、フレーム処理装置、電子時計、システム、フレーム生成方法、フレーム処理方法、通信方法、及びプログラム |
JP6631242B2 (ja) * | 2015-12-24 | 2020-01-15 | カシオ計算機株式会社 | 通信装置、通信システム、通信方法、及びプログラム |
JP2019134297A (ja) * | 2018-01-31 | 2019-08-08 | 東芝映像ソリューション株式会社 | 受信機 |
CN112534937B (zh) | 2018-08-10 | 2024-05-14 | 瑞典爱立信有限公司 | 用于上行链路信道的时间资源 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006352191A (ja) | 2005-06-13 | 2006-12-28 | Mitsubishi Electric Corp | 無線通信方法、制御局および移動局 |
JP4685589B2 (ja) * | 2005-10-24 | 2011-05-18 | 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ | 移動局、無線アクセスネットワーク装置および移動通信システム並びに報知情報送受信方法 |
JP4869778B2 (ja) | 2006-01-18 | 2012-02-08 | 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ | 送信装置、受信装置および通信方法 |
US8325686B2 (en) * | 2006-04-20 | 2012-12-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and system for channel time allocation and access control in wireless network for high-definition video transmission |
US8320942B2 (en) | 2006-06-13 | 2012-11-27 | Intel Corporation | Wireless device with directional antennas for use in millimeter-wave peer-to-peer networks and methods for adaptive beam steering |
JP4776451B2 (ja) | 2006-06-19 | 2011-09-21 | 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ | 基地局、移動局及び通信方法 |
WO2008021785A1 (en) | 2006-08-07 | 2008-02-21 | Qualcomm Incorporated | Conditional requests for asynchronous wireless communication |
US8310996B2 (en) | 2006-08-07 | 2012-11-13 | Qualcomm Incorporated | Conditional scheduling for asynchronous wireless communication |
KR20090029623A (ko) * | 2007-09-18 | 2009-03-23 | 엘지전자 주식회사 | 무선통신 시스템에서 시스템 정보 획득 방법 |
KR101506041B1 (ko) * | 2009-07-13 | 2015-03-26 | 삼성전자주식회사 | Wban에서 통신 방법 및 장치 |
US8868743B2 (en) * | 2010-04-30 | 2014-10-21 | Sharp Kabushiki Kaisha | Modified access classes for machine type communication (MTC) devices during emergencies |
GB2482991B (en) * | 2011-08-24 | 2012-09-12 | Renesas Mobile Corp | Methods and apparatus for multicast transmission |
-
2014
- 2014-09-03 WO PCT/JP2014/073247 patent/WO2015033977A1/ja active Application Filing
- 2014-09-03 JP JP2015535502A patent/JP6224113B2/ja active Active
-
2016
- 2016-03-01 US US15/057,446 patent/US10531450B2/en active Active
-
2017
- 2017-10-02 JP JP2017192950A patent/JP6374586B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20160183258A1 (en) | 2016-06-23 |
JP2018014761A (ja) | 2018-01-25 |
JP6224113B2 (ja) | 2017-11-01 |
JPWO2015033977A1 (ja) | 2017-03-02 |
WO2015033977A1 (ja) | 2015-03-12 |
US10531450B2 (en) | 2020-01-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6374586B2 (ja) | 無線通信装置および無線通信方法 | |
US10039129B2 (en) | Wireless device, wireless communication method and wireless communication system | |
US9998990B2 (en) | Method, system and apparatus for providing coexistence between low power stations and non-low power stations | |
JP6499356B2 (ja) | 電子装置および無線通信方法 | |
JP6553227B2 (ja) | 電子装置および無線通信方法 | |
JP6568584B2 (ja) | 無線通信装置、無線通信端末および無線通信方法 | |
TW201044815A (en) | Systems for the coexistence of a wireless local area network (WLAN) and another type of wireless transmission and for WLAN transmission and methods thereof | |
US10159042B2 (en) | Wireless communication device and wireless communication method | |
JP2012533204A5 (ja) | ||
JP2019083357A (ja) | 制御装置、通信システムおよび通信方法 | |
US10091804B2 (en) | Communication processing device | |
JP2006303735A (ja) | 無線通信装置,無線通信システムおよび無線通信方法 | |
KR100599537B1 (ko) | 개인 무선 네트워크에서 소비 전력을 저감하기 위한매체접속제어 및 물리계층 장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180622 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180719 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6374586 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |