JPWO2011121807A1 - 移動無線端末装置および基地局探索方法 - Google Patents

Abstract

ネットワークに収容される基地局と無線通信する移動無線端末装置において、前記基地局から送信される無線信号を受信して周波数変換し、この周波数変換により得た受信信号に基づいて、前記基地局が送信するビーコン信号を検出する受信手段と、前記基地局から送信される無線信号を受信し、この無線信号から得た受信信号を復号して、前記基地局の識別情報を取得して前記基地局と通信する通信手段と、前記受信手段によるビーコン信号の受信結果に応じて、前記通信手段を起動して、基地局から識別情報を取得させる制御手段とを具備するようにした。

Description

この発明の実施形態は、ネットワークに収容される基地局と無線通信する移動無線端末装置に関する。

周知のように、移動無線端末装置では、低消費電力化が重要であり、ネットワークに収容される基地局を探索する処理においても、低消費電力化を図る技術が適用されている。例えば、基地局のサービス圏外に位置する場合、長時間、基地局を検出できないと、探索周期を長くすることで、探索頻度を下げて消費電力を低減する。
しかしながら、このような従来の手法では、探索周期が長期化すると、サービス圏内に移動したことの検出が遅れ、ユーザの利便性を損なうことがあるという問題がある。

特開２００５−０４７４９４公報

従来の移動無線端末装置では、消費電力を低減させるために、基地局の探索周期を長期化させると、サービス圏内に移動したことの検出が遅れ、ユーザの利便性を損なうことがあるという問題がある。

課題は、上記の問題を解決すべくなされたもので、基地局の探索に伴う消費電力を低減するとともに、ユーザの利便性の低下を抑制した移動無線端末装置および基地局探索方法を提供することを目的とする。

実施形態によれば、ネットワークに収容される基地局と無線通信する移動無線端末装置において、基地局から送信される無線信号を受信して周波数変換し、この周波数変換により得た受信信号に基づいて、基地局が送信するビーコン信号を検出する受信手段と、基地局から送信される無線信号を受信し、この無線信号から得た受信信号を復号して、基地局の識別情報を取得して基地局と通信する通信手段と、受信手段によるビーコン信号の受信結果に応じて、通信手段を起動して、基地局から識別情報を取得させる制御手段とを具備して構成するようにした。

図１は、この発明に係わる移動無線端末装置の一実施形態の構成を示す回路ブロック図。 図２は、図１に示した移動無線端末装置の低消費電力無線モジュールの構成例を示す回路ブロック図。 図３は、図２に示した低消費電力無線モジュールのコンパレータの動作を説明するための図。 図４は、図２に示した低消費電力無線モジュールによるビーコン信号の検出処理を説明するための図。 図５は、図２に示した低消費電力無線モジュールによるビーコン信号の検出処理を説明するための図。 図６は、図４および図５に示したサーチウィンドウに対する処理を説明するための図。 図７は、図２に示した多数決判定部による多数決判定を説明するための図。 図８は、図２に示した多数決判定部による多数決判定を説明するための図。 図９は、図２に示した閾値判定部による閾値判定を説明するための図。 図１０は、図１に示した移動無線端末装置の待ち受け時の動作を説明するためのフローチャート。 図１１は、図７に示したステップ７ｆの処理を説明するための図。 図１２は、図２に示した累積加算部によるクロック誤差の保障を説明するための図。 図１３は、図２に示したサーチ結果比較部によるビーコン信号消失の判定を説明するための図。 図１４は、図２に示したサーチ結果比較部による消失したビーコン信号の管理を説明するための図。 図１５は、図２に示したサーチ結果比較部による新たなビーコン信号の判定を説明するための図。

以下、図面を参照して、この発明の一実施形態について説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係わる移動無線端末装置の構成を示すものである。この移動無線端末装置は、ネットワークに収容される基地局（無線ＬＡＮアクセスポイント）と無線通信する機能を有するものであって、この無線通信に係わる構成として、低消費電力無線モジュール１００と、無線モジュール２００と、表示部３００と、入力部４００と、主制御部５００（ホスト CPU）とを備えている。なお、以下の説明では、上記無線通信の方式として、無線ＬＡＮを採用する場合を例に挙げて説明する。

低消費電力無線モジュール（Eco Chip：エコチップ）１００は、上記基地局から周期的（以下、102.4ms を例に挙げる）に送信されるビーコン信号を受信することで基地局を探索し、基地局をビーコン信号の受信プロファイルに基づいて管理するものである。すなわち、低消費電力無線モジュール１００は、無線ＬＡＮ信号を受信して、そのうち、ビーコン信号の受信電力レベルと受信タイミングを監視し、その結果、新たな基地局のサービスエリアに移動したことを主制御部５００に通知する機能を備えている。

また低消費電力無線モジュール１００は、主制御部５００が動作していない時（停止もしくは休止）にも自律的に動作可能であり、動作していない主制御部５００を起動する機能を備える。

低消費電力無線モジュール１００の構成例を図２に示す。低消費電力無線モジュール１００は、アナログ信号処理部１１０と、デジタル信号処理部１２０とを備える。またアナログ信号処理部１１０は、ローノイズアンプ（LNA）１１１と、高感度整流回路１１２と、ベースバンド信号増幅器１１３と、コンパレータ１１４とを備える。またデジタル信号処理部１２０は、ビーコン検知部１２１と、サーチ結果比較部１２２と、ホスト命令部１２３とを備える。

ローノイズアンプ（LNA）１１１は、基地局から受信した無線ＬＡＮ信号を増幅し、高感度整流回路１１２に出力する。なお、基地局から送信される無線ＬＡＮ信号の最大受信感度は、無線モジュール２００と同等の感度を想定し、この無線信号を後段の高感度整流回路１１２に適合するように、ローノイズアンプ１１１の利得が設定される。

高感度整流回路１１２は、低消費電力を実現するために、RF周波数における局部発振器を備えず、例えばクロック式バイアス印加形整流回路を備え、ローノイズアンプ１１１の出力を、ベースバンド信号にダウンコンバートする。
ベースバンド信号増幅器１１３は、例えば、カレントミラー回路とI-V変換回路（電流／電圧変換回路）を備え、高感度整流回路１１２の出力を増幅する。

コンパレータ１１４は、例えば図３に示すように、複数の閾値（Th1、Th2、Th3）が設定可能であるが、全てのビーコンを検出することが可能となる様に、例えばTh3のような低い閾値が設定される。なお、このとき、ローノイズアンプ１１１およびベースバンド信号増幅器１１３のゲインは、最大に設定する。そして、コンパレータ１１４は、所定の周期で、設定された閾値でベースバンド信号増幅器１１３の出力を判定する。すなわち、ベースバンド信号増幅器１１３の出力が、閾値を超える場合には、Ｈレベル信号（レベルHigh）を出力し、超えない場合には、Ｌレベル信号（レベル０）を出力する。

ビーコン検知部１２１は、基地局のビーコン送信周期（102.4ms）をサーチウィンドウとして、コンパレータ１１４の出力から、ビーコン信号である可能性の高い信号の受信タイミングを検出する。そのための機能として、多数決判定部１２１ａ、累積処理部１２１ｂ、閾値判定部１２１ｃを備える。

具体的には、ビーコン検知部１２１は、図４に示すように、サーチ幅102.4msのサーチウィンドウを１つの受信プロファイルとし、複数の受信プロファイル（ａ）〜（ｃ）を時間軸で重ね合わせて、同じタイミングで受信した無線ＬＡＮ信号を加算する。このような信号処理は、時間フィルタの役割を果たすので、サーチウィンドウと同一周期で送信されるビーコン信号だけが同一位置に出現するため加算され、ランダムに発生する干渉波は、ビーコン信号に比べて相対的に抑制され、受信プロファイル（ｄ）が得られる。また、データ信号は、バースト性を有することにより、サーチウィンドウと同一周期で存在する可能性は低く、ビーコン信号のように大きく累積加算されることはない。このようにして累積加算した受信プロファイル（ｄ）から、閾値Thを超える信号をビーコン信号として検出し、その受信タイミングをサーチ結果比較部１２２に出力する。

なお、図４に示したように、複数の受信プロファイルを加算することでビーコン信号を際だたせる手法もあるが、それ以外にも、図５に示すように、連続するサーチウィンドウ間で相関を取る手法もある。これは、時間的に連続する受信プロファイルの同じタイミングのコンパレータ１１４出力について論理積を求めることで、Hレベル信号が同じタイミングで連続する信号、すなわちビーコン信号である可能性の高い信号だけを得る。

具体的には、受信プロファイル（ａ）と受信プロファイル（ｂ）について、時間軸上で対応する無線ＬＡＮ信号の論理積を取り、これによりプロファイル論理積（ｃ）を得る。そして、このプロファイル（ｃ）と受信プロファイル（ｄ）について、時間軸上で対応する無線ＬＡＮ信号の論理積を取り、これによりプロファイル論理積（ｅ）を得る。このプロファイル論理積（ｅ）に現れる上記閾値レベルTh以上の無線ＬＡＮ信号をビーコン信号と見なす。

また、上記閾値レベルThは、図４における処理に利用するサンプル数（累積加算数）に応じて、低消費電力無線モジュール１００が制御するようにしてもよい。また、上記閾値レベルThは、ビーコンの受信タイミングがずれることによる影響を考慮して決めてもよいつまり、受信タイミングのずれが頻発するような高トラヒックの環境では、Thを小さくし、そうでない場合は、相対的にThを大きくする。

以下、より具体的に、図４および図５に示した処理について説明する。
上述したようにサーチウィンドウを102.4msとし、例えば、サンプリング周期200μsとすると、図６に示すように、サーチウィンドウ内に512ポジションが存在することになる。この場合、ビーコン検知部１２１は、各ポジションに対応する512個の記憶領域（以下、メモリと称する）を備え、このメモリを用いて、ポジション1からポジション512までの各ポジションについて、順次コンパレータの出力結果を、図４の場合は累積加算し、図５の場合は論理積をとる。

また、一般に、32.768kHzクロックの汎用の発振器が流通している。以下、この発振器を用いる場合について考える。クロック周波数が、32.768kHzであると、サーチウィンドウ102.4msに対して、3355ポジションと、大量のポジションが存在し、大量のメモリが必要となる。

そこで、多数決判定部１２１ａは、コンパレータ１１４の出力を32.768kHzでサンプリングしたのち、そのうちk個毎に多数決判定を行う。これにより、kサンプルに相当する期間におけるレベル判定結果を１つ出力し、全3355サンプルを1/k個に圧縮でき、必要なメモリを3355/k個とすることができる。図７に、k=3とk=7の例を示す。

32.768kHzクロック（図７（ａ））で、コンパレータ出力（図７（ｂ））をサンプリングし、例えば図７（ｃ）に示すように、多数決判定部１２１ａは、k=3として、多数決判定を行う。すると、図７（ｄ）に示すように、必要なメモリは、1118個となる。またk=7として、多数決判定を行うと（図７（ｅ））、図７（ｆ）に示すように、必要なメモリは、479個となる。図８には、kの値と、必要なメモリの数、格納周期、102.4ms周期と使用するメモリ量との間のメモリ格納誤差、１つのサーチウィンドウで破棄する（余分となる）サンプル数、１０回累積加算を行った場合の誤差を示す。

多数決判定部１２１ａは、１つのサーチウィンドウ、すなわち全3355ポジションの各サンプルについてk個毎に多数決判定が完了すると、この処理したサーチウィンドウに続く次のサーチウィンドウの各ポジションのサンプルに対して同様の処理を繰り返し行う。

なお、kの値は、必要に応じて、動的に変化させるようにしてもよい。例えば、受信品質（ＳＮ比）が低い場合には、kの値を大きくするように制御する。またサンプリング周波数（32.768kHz）をk倍することで、図８と同様の結果が得られる。

累積処理部１２１ｂは、3355/k個のメモリに、多数決判定部１２１ａによって求められた判定結果を累積処理する。すなわち、前述したように、例えば、図４に示す例では、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の結果より、（ｄ）の結果を得て、これをメモリに保持する。一方、図５に示す例では、多数決判定部１２１ａによって求められる判定結果（ａ）、（ｂ）、（ｄ）に対して論理積をとって、（ｅ）をメモリに保持する。

なお、累積処理部１２１ｂによる累積処理（図４または図５の処理）は、クロック誤差によるポジション偏移を補正した後、上記累積処理を行うようにしてもよい。またクロック精度を保障するため、累積するサンプル数を所定回数に制限するようにしてもよい。すなわち、所定回数毎にメモリをクリアする。これにより、クロック誤差の累積を防止する。さらには、この累積処理を、間欠的に実施するようにして、低消費電力無線モジュール１００による消費電力を抑制するようにしてもよい。

閾値判定部１２１ｃは、累積処理によって得られた結果（図４（ｄ）または図５（ｅ））に対して、閾値判定を行って、閾値以上に累積された信号をビーコン信号として検出し、これによりビーコン信号の受信タイミングを検出する。特に、図４（ｄ）に示すように、累積加算方式を採用する場合には、図９に詳細に示すように、累積加算された情報（図９（ａ））のうち、閾値以上に累積加算された情報（図９（ｂ））を保持するメモリに対応するポジション（受信タイミング）を、ビーコン信号を受信したタイミングとして検出する。

なお、閾値判定部１２１ｃは、閾値以上の累積結果が得られるポジションのうち、連続するものについては、同じ１つのビーコン信号とみなす。すなわち、連続する複数のポジションについては、１つのビーコン信号の受信タイミングと見なして検出する。

サーチ結果比較部１２２は、記憶部を備える。この記憶部には、過去サーチ結果格納リストＬ１と、現在サーチ結果格納リストＬ２をそれぞれ作成して記憶する。過去サーチ結果格納リストＬ１は、ビーコン検知部１２１が過去に検出した受信タイミングをリスト化したものであり、現在サーチ結果格納リストＬ２は、ビーコン検知部１２１が検出した最新の受信タイミングをリスト化したものである。そして、サーチ結果比較部１２２は、過去サーチ結果格納リストＬ１と、現在サーチ結果格納リストＬ２に基づいて、新たな基地局のサービスエリアに移動したことを検出する。
なお、サーチ結果比較部１２２は、図８に示したメモリ格納誤差とクロック誤差を保障してからサーチ結果を比較する。詳細な処理については後述する。

ホスト命令部１２３は、サーチ結果比較部１２２の検出結果に基づいて、主制御部５００に命令を与える。

無線モジュール２００は、上記基地局と無線ＬＡＮ通信を行う、いわゆるWiFi（登録商標）モジュールであって、主制御部５００からの指示によって動作が制御される。無線モジュール２００は、低消費電力無線モジュール１００と比較して、受信した無線信号をダウンコンバートして復号しデータを得る機能や、データを送信する機能（符号化、変調、無線送信）を備えており、消費電力が高い。

表示部３００は、文字や画像など視覚的な情報をユーザに示すものであって、LCD(Liquid Crystal Display)などの表示デバイスを用いて構成される。
入力部４００は、複数のキースイッチやタッチパネルなどを用いた入力インタフェースであって、ユーザからの要求を受けつける。

主制御部５００は、当該移動無線端末装置の各部を統括して制御するものであって、低消費電力無線モジュール１００および無線モジュール２００への電源供給をはじめ、これらの動作を制御する機能を備える。なお、主制御部５００は、自己（主制御部５００）が動作していない状態（停止状態もしくは休止状態）でも、低消費電力無線モジュール１００に対して電力を供給して、低消費電力無線モジュール１００を動作させることが可能であり、また低消費電力無線モジュール１００からの制御により、動作していない状態（停止状態もしくは休止状態）から起動されることが可能である。

また、上記の例では、主制御部５００を介して、低消費電力無線モジュール１００と無線モジュール２００との連携を行う構成としたが、特に主制御部５００の機能を低消費電力無線モジュール１００または、無線モジュール２００に持たせることで、主制御部５００を介さずに、低消費電力無線モジュール１００と無線モジュール２００とが直接連携する構成とすることも可能である。

次に、上記構成の移動無線端末装置の動作について説明する。以下の説明では特に、待ち受け時において、基地局の探索と、無線接続するまでの動作について説明する。図１０は、この動作を説明するためのフローチャートであって、低消費電力無線モジュール１００、無線モジュール２００および主制御部５００によって実行される処理を示しており、主制御部５００からの指示を低消費電力無線モジュール１００が受け付けることで実行される。以下の説明では、コンパレータ１１４に対するサンプリング周波数が32.768kHzの場合を例に説明する。

なお、図１０に示す処理中であっても、入力部４００を通じてユーザから接続要求が有った場合には、主制御部５００は、無線モジュール２００を制御して、接続可能な基地局のSSID(Service Set Identifier)を検出し、そのうち利用可能な基地局で、かつ、最も良好な受信状況の基地局、またはユーザ指定の基地局を検出して無線接続して、通信を開始する。例えば、このような処理を後述するステップ７ｐで実施する。

また、低消費電力無線モジュール１００が図１０に示す処理を実行している間、主制御部５００は、動作していない状態（停止状態もしくは休止状態）に移行することがある。例えば、入力部４００を通じたユーザ操作が行われずに、一定時間以上待ち受け状態が継続した場合などに、低消費電力無線モジュール１００が上記処理を開始し、一方、主制御部５００は、動作していない状態（停止状態もしくは休止状態）に移行する。ただし、主制御部５００は、入力部４００を通じたユーザの要求は監視し、ユーザ要求に応じて、停止状態もしくは休止状態から、通常の動作状態に復帰するようにしてもよい。

まず、ステップ７ａにおいて低消費電力無線モジュール１００（サーチ結果比較部１２２）は、記憶部に記憶する過去サーチ結果格納リストＬ１を初期化し、ステップ７ｂに移行する。
ステップ７ｂにおいて低消費電力無線モジュール１００（サーチ結果比較部１２２）は、記憶部に記憶する現在サーチ結果格納リストＬ２を初期化し、ステップ７ｃに移行する。

ステップ７ｃにおいて低消費電力無線モジュール１００（アナログ信号処理部１１０およびビーコン検知部１２１）は、基地局から送信される無線ＬＡＮ信号を受信して、基地局（ビーコン信号）を探索し、ステップ７ｄに移行する。

より具体的には、多数決判定部１２１ａが、コンパレータ１１４の出力をサンプリングし、そのうちk個毎に多数決判定を行って、その期間におけるレベル判定を行う。これにより、3355/k個のポジションについて、レベル判定の結果を得て、これをそれぞれ対応するメモリに記憶する。

次に、累積処理部１２１ｂが、図４あるいは図５に例示したような累積処理を実施する。これにより、3355/k個のメモリには、累積処理の結果が記憶される。

続いて、閾値判定部１２１ｃが、累積処理によって得られた結果（図４（ｄ）または図５（ｅ））に対して、閾値判定を行って、閾値以上に累積された信号をビーコン信号として検出し、これによりビーコン信号の受信タイミングを検出する。
なお、閾値判定部１２１ｃは、閾値以上の累積結果が得られるポジションのうち、連続するものについては、同じ１つのビーコン信号とみなす。すなわち、連続する複数のポジションについては、１つのビーコン信号の受信タイミングと見なした受信プロファイルを生成する。

ステップ７ｄにおいて低消費電力無線モジュール１００（サーチ結果比較部１２２）は、ステップ７ｃで求めた受信プロファイル（図４の（ｄ）もしくは図５の（ｅ））で現在サーチ結果格納リストＬ２を更新し、ステップ７ｅに移行する。これにより、現在サーチ結果格納リストＬ２は、受信プロファイル（図４の（ｄ）もしくは図５の（ｅ））で示される信号の受信タイミングを記憶する。このとき、回路規模による消費電力を低減するため、受信ビーコン数を記憶するようにしても良い。

ステップ７ｅにおいて低消費電力無線モジュール１００（サーチ結果比較部１２２）は、受信プロファイル（図４の（ｄ）もしくは図５の（ｅ））を参照し、予め設定した閾値レベルｔｈを超えるビーコン信号らしき信号が存在するか否かを判定することにより、当該移動無線端末装置が基地局が形成するサービスエリア内に位置するか否かを判定する。ここで、当該移動無線端末装置が上記サービスエリア内に位置すると判定した場合には、ステップ７ｆに移行し、一方、上記サービスエリア外と判定した場合には、ステップ７ｉに移行する。

ステップ７ｆにおいて低消費電力無線モジュール１００（サーチ結果比較部１２２）は、過去サーチ結果格納リストＬ１と現在サーチ結果格納リストＬ２を比較し、ステップ７ｇに移行する。すなわち、過去サーチ結果格納リストＬ１と現在サーチ結果格納リストＬ２において、例えば図１１に示すように、それぞれサーチウィンドウ内のビーコン検出位置、すなわちビーコン受信タイミングを比較する。このとき、上述したように、ビーコン位置（受信タイミング）ではなく、ビーコン数を比較するようにしてもよい。

より具体的に、サーチ結果比較部１２２による比較処理のアルゴリズムについて説明する。まず、サーチ結果比較部１２２は、図８に示したメモリ格納誤差とクロック誤差の保障を行う。以下、図１２を参照して説明する。上記誤差を保障するために、サーチ結果比較部１２２は、以下のような処理を実施する。

サーチ結果比較部１２２は、まず、記憶部に保持している過去サーチ結果格納リストＬ１に基づく受信プロファイル（以下、過去受信プロファイルと称する。図１２（ａ））を、予め推定される最大誤差Ｅだけ、受信タイミングを進めた位置にシフトさせ、このシフトさせた過去受信プロファイルと、記憶部に保持している現在サーチ結果格納リストＬ２に基づく受信プロファイル（以下、現在受信プロファイルと称する。図１２（ｂ））を比較し、両者の論理積を相関値Ｃ_１として求める。なお、上記最大誤差Ｅとは、32.768kHzクロックの周波数誤差から推定される最大誤差と、図８に示したメモリ格納誤差とによって定まる値である。

そしてサーチ結果比較部１２２は、過去受信プロファイルを１メモリに相当するタイミングＴ（Ｔ＝約30μs×k）だけ遅らせた位置にシフトさせ、このシフトさせた過去受信プロファイルと、現在受信プロファイルを比較して、その相関値Ｃ_ｎを求める処理を、Ｎ（＝Ｅ／Ｔ）回繰り返し、相関値Ｃ_１〜Ｃ_Ｎを得る。

そしてサーチ結果比較部１２２は、最大の相関値Ｃ_ｎが得られた過去受信プロファイルと現在受信プロファイルを比較する。このように、サーチ結果比較部１２２は、過去受信プロファイルの受信タイミングを巡回シフトさせながら、現在受信プロファイルとの相関を求め、相関が最も高い２つの受信プロファイルを比較することで、クロック誤差を保障する。

次に、検出処理について具体的に説明する。検出処理には、消失したビーコン信号を検出する消失ビーコン信号検出処理Ｐ１と、新規のビーコン信号を検出する新規ビーコン信号検出処理Ｐ２がある。

（消失ビーコン信号検出処理Ｐ１）
図１３を参照して、消失ビーコン信号検出処理Ｐ１のアルゴリズムについて説明する。図１３（ａ）は、過去サーチ結果格納リストＬ１に基づく受信タイミングを示したものであって、図１３（ｂ）は、現在サーチ結果格納リストＬ２に基づく受信タイミングを示したものである。

サーチ結果比較部１２２は、両者を比較して、４番目のポジションと、６番目のポジションで、ビーコン信号が消失していることを検出する（図１３（ｃ））。しかし、４番目のポジションのビーコン信号は、３番目のポジションのビーコン信号と隣接していることから、揺らぎにより、（ａ）のタイミングにおいて一時的に検出されていた可能性や、（ｂ）のタイミングにおいて一時的に消失した可能性があることより、消失したとはみなさない。一方、６番目のポジションのビーコン信号は、隣接するビーコンが存在しないため、消失したものとして検出する。

サーチ結果比較部１２２は、ビーコン信号が消失したポジション（以下、消失ポジションと称する）にカウント値Ｎを与えて、所定の時間の間は、新規のビーコン信号が発生しても、新規のビーコン信号の発生と見なされないように管理する。

具体的には、ステップ７ｆにおいてサーチ結果比較部１２２は、消失ポジションにカウント値Ｎを設定する。図１４に、（ａ）から（ｆ）まで、サーチ結果が遷移する様子の一例を示す。

図１４に示す例では、（ａ）に示す受信状況から、（ｂ）に示す受信状況に遷移した場合には、サーチ結果比較部１２２は、消失ポジションにカウント値Ｎ（図１４の例では３）を設定する。なお、それ以外のポジションには、カウント値０が予め設定されているものとする。

また、ステップ７ｆにおいてサーチ結果比較部１２２は、（ｂ）（あるいは（ｃ）や（ｄ））のように、すでに１以上のカウント値Ｎが設定されているポジションについては、そのポジションのカウント値Ｎをデクリメントする。

ステップ７ｆにおいて、このような管理を行うことによって、消失ビーコン信号が生じたポジション（以下、消失ポジションと称する）にカウント値Ｎを与えて、その後、ステップ７ｆの処理を所定の回数Ｎだけ行うまで（所定時間が経過するまで）、１以上のカウント値が設定されたマークされた状態となる。すなわち、いったん消失ポジションとして扱われると、所定時間の間、消失ポジションと見なされることになる。

なお、カウント値Nが０にカウントアウトする前（所定時間が経過する前）に、新規のビーコン信号が発生した場合には、改めてカウント値N（図１４の例では３）を設定するようにしてもよい。すなわち、さらに所定時間の間、消失ポジションと見なされることになる。

（新規ビーコン信号検出処理Ｐ２）
図１５を参照して、新規ビーコン信号検出処理Ｐ２のアルゴリズムについて説明する。図１５（ａ）は、過去サーチ結果格納リストＬ１に基づく受信タイミングを示したものであって、図１５（ｂ）は、現在サーチ結果格納リストＬ２に基づく受信タイミングを示したものである。

サーチ結果比較部１２２は、両者を比較して、４番目のポジションと、６番目のポジションに、新たなビーコン信号の存在を検出する（図１５（ｃ））。しかし、４番目のポジションのビーコン信号は、３番目のポジションのビーコン信号と隣接していることから、揺らぎにより、（ａ）のタイミングにおいて一時的に消失していた可能性や、（ｂ）のタイミングにおいて一時的に検出された可能性があることより、新規のビーコン信号とはみなさない。一方、６番目のポジションのビーコン信号は、隣接するビーコンが存在しないため、新規のビーコン信号として検出する。

そして、サーチ結果比較部１２２は、新規のビーコン信号のポジションに、図１４（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）のように、１以上のカウント値Ｎが設定されていないこと（消失ポジションと見なされてから、一定時間以内ではないこと）を確認する。ここで１以上のカウント値Ｎが設定されている場合には、消失ポジションであることより、不安定な新規のビーコン信号が検出されたと見なし、新規のビーコン信号としての検出を取り消す。

一方、サーチ結果比較部１２２は、新規のビーコン信号のポジションに、カウント値Ｎ＝０が設定されている場合には、消失ポジションではなく、安定した新規のビーコン信号が検出されたと見なす。

ステップ７ｇにおいて低消費電力無線モジュール１００（サーチ結果比較部１２２）は、ステップ７ｆの比較結果に基づいて、サービスエリアに変更が生じたかを判定する。すなわち、ビーコン信号の消失を検出したり、あるいは新規のビーコン信号を検出したかを判定する。このとき、上述したように、ビーコン数が一致するかしないかを判定してもよい。

ここで、ビーコン信号の消失を検出したり、あるいは新規のビーコン信号を検出し、サービスエリアに変更が生じたと推定される場合には、ステップ７ｈに移行し、一方、サービスエリアに変更が生じていないと推定される（受信タイミングあるいはビーコン数が一致する）場合には、ステップ７ｃに移行する。

ステップ７ｈにおいて低消費電力無線モジュール１００（サーチ結果比較部１２２）は、ステップ７ｆの比較において、新規のビーコン信号を検出した場合（もしくは、ビーコン数が増えた場合）には、新規のサービスエリアに移動したものとみなして、ステップ７ｊに移行し、一方、新規のビーコン信号を検出しない場合には、新規のサービスエリアへの移動はないものとみなして、ステップ７ｉに移行する。

ステップ７ｉにおいて低消費電力無線モジュール１００（サーチ結果比較部１２２）は、現在サーチ結果格納リストＬ２で、過去サーチ結果格納リストＬ１を更新し、ステップ７ｃに移行する。これにより、過去サーチ結果格納リストＬ１は、現在サーチ結果格納リストＬ２の受信プロファイル（図４（ｄ）または図５（ｅ））で示される信号の受信タイミングを記憶する。

ステップ７ｊにおいて低消費電力無線モジュール１００（サーチ結果比較部１２２）は、現在サーチ結果格納リストＬ２で、過去サーチ結果格納リストＬ１を更新し、ステップ７ｋに移行する。これにより、過去サーチ結果格納リストＬ１は、現在サーチ結果格納リストＬ２の受信プロファイル（図４（ｄ）または図５（ｅ））で示される信号の受信タイミングを記憶する。ここで、サーチ結果比較部１２２は、ホスト命令部１２３に対して、通知を行う。

ステップ７ｋにおいて低消費電力無線モジュール１００（ホスト命令部１２３）は、主制御部５００に対して無線モジュール２００を起動するように通知し、ステップ７ｌに移行する。これにより主制御部５００は、低消費電力無線モジュール１００への電力供給を停止して、低消費電力無線モジュール１００の動作を停止させるとともに、無線モジュール２００に電力の供給を開始して起動する。

なおここで、主制御部５００が動作していない状態（停止状態もしくは休止状態）の場合には、主制御部５００は、上記通知を受けると動作する状態となり、上記通知に応動して、低消費電力無線モジュール１００を停止させ（電力供給の停止）、代わりに無線モジュール２００を起動する。なお、低消費電力無線モジュール１００は、主制御部５００を介さずに、無線モジュール２００を起動すると、自ら動作を停止する構成としてもよい。

ステップ７ｌにおいて無線モジュール２００は、各基地局から送信されるビーコン信号を受信し、各ビーコン信号を復号して、ビーコン信号に含まれるSSID(Service Set Identifier)、すなわち基地局の識別情報を検出する。これにより、当該移動無線端末装置の周辺に位置する基地局が検出され、この検出結果は主制御部５００に通知され、ステップ７ｍに移行する。

ステップ７ｍにおいて主制御部５００は、無線モジュール２００から通知されたSSIDに基づいて、利用可能な基地局（例えば、加入しているサービスを提供する基地局）が周辺に存在するか否かを判定する。ここで、利用可能な基地局が周辺に存在する場合には、ステップ７ｎに移行し、一方、利用可能な基地局が周辺に存在しない場合には、ステップ７ｏに移行する。

ステップ７ｎにおいて主制御部５００は、ステップ７ｍで利用可能と判断した基地局のSSIDを表示部３００に表示するとともに、このSSIDの基地局に接続してもよいかをユーザに問う表示を行う。そして、主制御部５００は、入力部４００を通じて、ユーザから接続を許可する旨の入力が行われたか否かを判断する。ここで、ユーザから接続を許可する旨の入力を検出した場合には、ステップ７ｐに移行し、一方、ユーザから接続を許可する旨の入力を検出しない場合には、ステップ７ｏに移行する。また、ここで、ユーザの設定により自動接続するようにしておいても良い。

ステップ７ｏにおいて主制御部５００は、無線モジュール２００への電力供給を停止して、無線モジュール２００の動作を停止させ、代わりに、低消費電力無線モジュール１００への電力供給を開始してこれを起動し、ステップ７ｃに移行する。

なお、ステップ７ｏに移行した場合、利用可能でないと判断した基地局か、ユーザが接続を許可しない基地局であるため、ステップ７ｏにてその基地局のSSIDを主制御部５００が予め設定した時間だけ記憶し、その時間内に再びステップ７ｍを実行する場合には、ステップ７ｍにて、上記記憶されたSSIDに基づいて、利用可能でない基地局と判定するようにしてもよい。また、再び利用できない同一基地局により無線モジュール２００が起動されないように、ステップ７ｊにて、過去サーチ結果格納リストを更新している。

さらに主制御部５００は、低消費電力無線モジュール１００が得た受信プロファイルの累積加算結果と、無線モジュール２００が受信したSSIDとに基づいて、上記記憶したSSIDの受信タイミングを検出し、この受信タイミングを低消費電力無線モジュール１００に通知する。そして低消費電力無線モジュール１００は、後のステップ７ｃにおいては、主制御部５００から通知された受信タイミングを含む所定期間のタイミングについては、サーチを行わないようにしてもよい。これにより、低消費電力無線モジュール１００による不要なサーチ期間が抑制され、さらなる低消費電力化を図ることができる。

ステップ７ｐにおいて主制御部５００は、無線モジュール２００を制御して、上記利用可能な基地局に接続するように指示する。これに応動して、無線モジュール２００は、利用可能な基地局との間で、所定のプロトコルにしたがって無線通信を行い、通信リンクを確立して、当該処理を終了する。

以上のように、上記構成の移動無線端末装置では、受信信号の復号機能を備えず無線モジュール２００より消費電力の低い低消費電力無線モジュール１００により、ビーコン信号の受信プロファイル（受信タイミング）を監視し、ビーコン信号の受信タイミングが変化すると、新しいサービスエリアに移動したものと見なし、動作停止させていた無線モジュール２００を起動して、接続可能な基地局を探索し、ユーザ確認後、接続を行うようにしている。また接続可能な基地局が見つからない場合（加入サービス圏外）や、ユーザが接続を拒否する場合は、再び無線モジュール２００を停止するようにしている。

したがって、上記構成の移動無線端末装置によれば、待ち受け時においては、無線モジュール２００より消費電力の低い低消費電力無線モジュール１００が動作するようにしているので、基地局の探索に伴う消費電力が低減できるとともに、サービスエリアの変化（自宅に帰宅、自宅からの移動、ホットスポット内への移動など）を継続的に探索するので、ユーザの利便性の低下を抑制することができる。

なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。

その一例として例えば、上記実施の形態では、ビーコン送信周期（102.4ms）をサーチウィンドウとして、このサーチウィンドウ全体を探索するようにしたが、サーチウィンドウ内の一部について探索するようにしてもよい。例えば、コンパレータ１１４およびビーコン検知部１２１は、累積処理部１２１ｂの累積結果もしくは閾値判定部１２１ｃの判定結果に基づいて、ビーコン信号が予め設定した時間以上受信できないタイミングについては処理を行わないようにしたり、あるいは、ビーコン信号が予め設定した時間以上受信できたタイミングを含む所定の範囲のタイミングについてのみ処理を行うようにする。これによれば、受信処理を行う時間が短縮できるので、消費電力を抑制することができる。

なお、上記範囲は、累積加算によって生じる誤差の最大量を考慮して決定する。またこのようなサーチ期間の短縮化は、一定時間行った後、サーチウィンドウ全体を探索する処理に復帰させるようにしてもよい。このように定期的に復帰させることで、ユーザが移動しても、新規のサービスエリアに移動したことを検出することができる。

また上記実施の形態では、低消費電力無線モジュール１００により、過去サーチ結果格納リストＬ１および現在サーチ結果格納リストＬ２の記憶と、両者の比較を行うものとして説明したが、これらの処理を主制御部５００が行うようにしてもよい。
その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を施しても同様に実施可能であることはいうまでもない。

１００…低消費電力無線モジュール、２００…無線モジュール、３００…表示部、４００…入力部、５００…主制御部。

実施形態によれば、ネットワークに収容される基地局と無線通信する移動無線端末装置は、基地局から送信される無線信号を受信して周波数変換し、この周波数変換により得た受信信号に基づいて、基地局が送信するビーコン信号を検出する受信手段と、基地局から送信される無線信号を受信し、この無線信号から得た受信信号を復号して、基地局の識別情報を取得して基地局と通信する通信手段と、受信手段によるビーコン信号の受信結果に応じて、通信手段を起動して、基地局から識別情報を取得させる制御手段とを具備し、前記受信手段は、前記受信信号をサンプリングし、連続する複数の期間に対応する複数のサンプリング結果を時間軸で重ね合わせることによって前記複数のサンプリング結果の累積加算結果または論理積を求める信号処理を実行し、前記信号処理の結果に基づき前記ビーコン信号を検出することを特徴とする。

Claims (25)

1. ネットワークに収容される基地局と無線通信する移動無線端末装置において、
   前記基地局から送信される無線信号を受信して周波数変換し、この周波数変換により得た受信信号に基づいて、前記基地局が送信するビーコン信号を検出する受信手段と、
   前記基地局から送信される無線信号を受信し、この無線信号から得た受信信号を復号して、前記基地局の識別情報を取得して前記基地局と通信する通信手段と、
   前記受信手段によるビーコン信号の受信結果に応じて、前記通信手段を起動して、基地局から識別情報を取得させる制御手段とを具備することを特徴とする移動無線端末装置。
2. 前記制御手段は、
   前記受信手段が検出したビーコン信号の受信タイミングの変化に基づいて、サービスエリアの変更を検出するサービスエリア検出手段と、
   このサービスエリア検出手段がサービスエリアの変更を検出した場合に、前記前記通信手段を起動して、基地局から識別情報を取得させる動作制御手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の移動無線端末装置。
3. 前記制御手段は、
   前記通信手段が取得した識別情報に基づいて、サービス利用可能な基地局か否かを判定する判定手段と、
   この判定手段がサービス利用可と判定した場合には、前記通信手段を制御して前記識別情報に対応する基地局と無線接続し、一方、前記判定手段がサービス利用不可と判定した場合には、前記通信手段の動作を停止する動作制御手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の移動無線端末装置。
4. 前記受信手段は、前記判定手段がサービス利用不可と判定した場合に、前記通信手段が取得した識別情報の受信タイミングを除いて、前記基地局が送信するビーコン信号を検出することを特徴とする請求項３に記載の移動無線端末装置。
5. 前記判定手段は、サービス利用不可と判定した場合は、その後予め設定した時間、同じ識別情報については、サービス利用不可と判定することを特徴とする請求項３に記載の移動無線端末装置。
6. さらに、情報を表示する表示手段と、
   ユーザからの要求を受け付ける入力手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記通信手段が取得した識別情報を前記表示手段に表示する表示制御手段と、
   前記入力手段がユーザから接続を許可する入力を受け付けた場合には、前記通信手段を制御して前記識別情報に対応する基地局と無線接続し、一方、前記入力手段がユーザから接続を拒否する入力を受け付けた場合には、前記通信手段の動作を停止する動作制御手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の移動無線端末装置。
7. 前記受信手段は、前記入力手段がユーザから接続を拒否する入力を受け付けた場合に、前記通信手段が取得した識別情報の受信タイミングを除いて、前記基地局が送信するビーコン信号を検出することを特徴とする請求項６に記載の移動無線端末装置。
8. 前記動作制御手段は、前記入力手段がユーザから接続を拒否する入力を受け付けた場合は、その後予め設定した時間、同じ識別情報については、前記通信手段の動作を停止することを特徴とする請求項６に記載の移動無線端末装置。
9. 前記受信手段は、所定の周期で受信する信号をビーコン信号として検出することを特徴とする請求項１に記載の移動無線端末装置。
10. 前記受信手段は、前記受信信号を、予め設定した周波数のクロックでサンプリングし、このサンプリング結果を所定数用いて多数決によりレベルを判定し、この判定結果に基づいて、ビーコン信号の有無を検出することを特徴とする請求項１に記載の移動無線端末装置。
11. 前記受信手段は、所定の周期に対応するサーチウィンドウ内で、受信信号の受信タイミングを検出した受信プロファイルを生成し、複数の受信プロファイルに基づいて生成したプロファイルからビーコン信号を検出することを特徴とする請求項１に記載の移動無線端末装置。
12. 前記受信手段は、所定の周期に対応するサーチウィンドウ内の一部の範囲について、受信信号の受信タイミングを検出した受信プロファイルを生成し、複数の受信プロファイルに基づいて生成したプロファイルからビーコン信号を検出することを特徴とする請求項１に記載の移動無線端末装置。
13. 前記受信手段は、所定の周期に対応するサーチウィンドウ内の一部を除く範囲について、受信信号の受信タイミングを検出した受信プロファイルを生成し、複数の受信プロファイルに基づいて生成したプロファイルからビーコン信号を検出することを特徴とする請求項１に記載の移動無線端末装置。
14. 前記受信手段は、複数の受信プロファイルを受信タイミング毎に累積加算したプロファイルからビーコン信号を検出することを特徴とする請求項１１に記載の移動無線端末装置。
15. 前記受信手段は、複数の受信プロファイルを受信タイミング毎に論理積を求めたプロファイルからビーコン信号を検出することを特徴とする請求項１１に記載の移動無線端末装置。
16. 前記受信手段は、所定の周期に対応するサーチウィンドウ内で、受信信号の受信タイミングと受信レベルを検出し、予め設定した閾値以上の受信レベルに対応する受信レベルを有する受信タイミング検出した受信プロファイルを生成し、複数の受信プロファイルに基づいて生成したプロファイルからビーコン信号を検出することを特徴とする請求項１１に記載の移動無線端末装置。
17. 前記制御手段は、前記受信手段が生成した複数のプロファイルを比較して、差を検出した場合に、前記通信手段を起動して、基地局から識別情報を取得させることを特徴とする請求項１１に記載の移動無線端末装置。
18. 前記制御手段は、前記受信手段が生成した複数のプロファイルについて、クロック誤差を保障した後、前記複数のプロファイル間の差を検出することを特徴とする請求項１７に記載の移動無線端末装置。
19. 前記制御手段は、前記受信手段が生成した複数のプロファイルを比較して、消失した受信タイミングを検出した場合に、前記消失した受信タイミングにおいて新たなビーコンを検出しても、この受信タイミングを前記差として検出しないことを特徴とする請求項１７に記載の移動無線端末装置。
20. 前記制御手段は、前記受信手段が生成した複数のプロファイルを比較して、消失した受信タイミングを検出した場合に、前記消失した受信タイミングを検出してから所定時間の間に、前記消失した受信タイミングにおいて新たなビーコンを検出しても、この受信タイミングを前記差として検出しないことを特徴とする請求項１７に記載の移動無線端末装置。
21. 前記制御手段は、前記消失した受信タイミングを検出してから所定時間の間に、前記消失した受信タイミングにおいて新たなビーコンを検出した場合には、前記新たなビーコンを検出してからさらに所定時間の間に、前記消失した受信タイミングにおいて新たなビーコンを検出しても、この受信タイミングを前記差として検出しないことを特徴とする請求項２０に記載の移動無線端末装置。
22. 前記制御手段は、前記消失した受信タイミングに隣接するタイミングで、ビーコン信号を受信している場合には、前記消失した受信タイミングを前記差として検出しないことを特徴とする請求項１７に記載の移動無線端末装置。
23. 前記制御手段は、前記受信手段が生成した複数のプロファイルを比較して、新たな受信タイミングを前記差として検出した場合に、前記通信手段を起動して、基地局から識別情報を取得させるものであって、前記新たな受信タイミングに隣接するタイミングで、ビーコン信号を受信している場合には、前記新たな受信タイミングを前記差として検出しないことを特徴とする請求項１１に記載の移動無線端末装置。
24. 前記制御手段は、前記通信手段の動作中は、前記受信手段の動作を停止させることを特徴とする請求項１に記載の移動無線端末装置。
25. ネットワークに収容される基地局と無線通信する移動無線端末装置の基地局探索方法において、
    前記基地局から送信される無線信号を受信する受信手段を制御して、この無線信号から得た受信信号に基づいて、前記基地局が送信するビーコン信号を検出するビーコン受信工程と、
    前記ビーコン受信工程のビーコン信号の受信結果に応じて、前記基地局と無線通信する通信手段を起動して、この通信手段により、前記基地局から送信される無線信号を受信し、この無線信号から得た受信信号を復号して、前記基地局の識別情報を取得して前記基地局と通信させる制御工程とを具備することを特徴とする基地局探索方法。

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