WO2013125070A1

WO2013125070A1 - 無線通信システム、発信元無線通信装置、宛先無線通信装置および無線通信方法

Info

Publication number: WO2013125070A1
Application number: PCT/JP2012/069459
Authority: WO
Inventors: 山内　尚久
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2013-08-29
Also published as: DE112012005933B4; CN104137629B; JP5836474B2; JPWO2013125070A1; KR101643070B1; TWI465140B; KR20140125883A; CN104137629A; US20150055530A1; TW201345292A; DE112012005933T5; US9642085B2

Abstract

　無線フレームの送信または受信待機中の無線通信装置が、通信相手がＩＤを送信出来ない場合に待機状態を停止可能な無線通信システムを得ること。発信元無線通信装置１は、無線フレームの単位時間あたりの送信時間を積算する送信時間総和積算部と、無線機番号フレームの将来における単位時間あたりの送信時間を推定して積算する送信時間推定積算部と、２つの積算結果を用いて総和制限超過推定時刻および総和制限未満推定時刻を推定する送信制限時刻推定部と、２つの推定時刻を宛先無線通信装置２へ通知する送信制御部と、を備え、宛先無線通信装置２は、２つの推定時刻を用いて発信元無線通信装置１からの無線フレームの受信停止を判定する受信制御部と、２つの推定時刻を用いて発信元無線通信装置１に対する無線フレームの送信停止を判定する送信制御部と、を備える。

Description

無線通信システム、発信元無線通信装置、宛先無線通信装置および無線通信方法

　本発明は、間欠的に無線フレームの送受信を行う無線通信システムに関する。

　従来、ＥＣＭＡ３６８／３６９に基づいたＷｉＭｅｄｉａ　ＵＷＢ（Ultra　Wide　Band）、またはＩＥＥＥ８０２．１５．４に基づいたＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などの無線通信システムでは、無線通信装置の消費電力を低減するため、間欠的に無線フレームを送信または受信する間欠動作を行っている。これらの無線通信システムでは、所定のスーパーフレーム周期にビーコン期間が決められており、そのビーコン期間内で各無線通信装置がビーコン信号を交換し合い、各無線通信装置間の相互接続関係を確認するとともに、ある周期に基づいて無線フレームの送信または受信を間欠的に繰り返す。

　しかしながら、従来の無線通信システムでは、長時間に渡って間欠動作を定義することが難しく、消費電力の低減に限界があった。また、接続関係を確認するためのビーコン信号に基づいて間欠動作の情報を無線通信装置間で交換しており、所定の周期で送信されるビーコン信号に同期した動作をする必要があるため、無線通信システム内に多数の無線通信装置が存在する場合、無線通信装置間で同期を取ることが困難であった。

　そのため、消費電力を長時間に渡って間欠動作させる方法として、例えば、下記特許文献１では、ビーコン信号の交換によって無線通信装置間で接続関係を結ぶ接続管理方法と、接続関係を結んだ無線通信装置との間で所定の休止期間に関する情報を交換し、所定の時刻から所定の休止時間が経過するまで自らの動作を休止させる方法が開示されている。

　また、無線通信装置間で同期を取ることを解決する方法として、下記非特許文献１では、各無線通信装置が周期的に、および間欠的に自身のＩＤを送信し、各無線通信装置はＩＤを送信した直後の一定時間だけ無線フレームの受信を待機する動作を行う方法と、無線フレームの送信を待機している無線通信装置は、宛先無線通信装置からのＩＤの受信を待ち、ＩＤを受信した直後に無線フレームを送信すると、宛先無線通信装置はＩＤ直後の受信待機中に無線フレームを受信することが可能となる方法について開示されている。

　また、下記非特許文献２では、送信時間の総和に制限を設けている例として、１時間当りの送信時間の総和が３６０秒以下であることが制限として設けられている。

特開２０１０－１６１７４１号公報

T.Hatauchi,　Y.Fukuyama,　M.Ishii,　and　T.Shikura:　"A　Power　Efficient　Access　Method　by　Polling　for　Wireless　Mesh　Networks,"　IEEJ　Trans.　on　Electronics,　Information　and　Systems,　vol.128,　no.12,　pp.1761.1766　(2008) 社団法人電波産業会　"特定小電力無線局950MHz帯テレメータ用、テレコントロール用及びデータ伝送用無線設備"　ARIB　STD-T96　1.1版，平成22年7月15日

　しかしながら、上記従来の技術によれば、単位時間あたりの無線フレームの送信時間の総和に制限を受けることにより、一時的にビーコンまたはＩＤの送信が出来なくなることを考慮していない。そのため、ビーコンまたはＩＤの送信が出来ない無線通信装置、および無線フレームの送信または受信を待機している無線通信装置は、ビーコンまたはＩＤの送信が出来なくなった無線通信装置が再び送信するまで、無線フレームの送信または受信の待機状態を継続しなければならず無駄に電力を消費する、という問題があった。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、無線フレームの送信または受信を待機している無線通信装置において、通信相手の無線通信装置がＩＤを送信することが出来ない場合に待機状態を停止可能な無線通信システムを得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に、本発明は、データを送信する発信元無線通信装置および前記データを受信する宛先無線通信装置から構成される無線通信システムであって、前記発信元無線通信装置は、自装置から送信する無線フレームの単位時間あたりの送信時間を積算する送信時間総和積算手段と、自装置の無線機番号を周期的および間欠的に報知する無線機番号フレームの将来における前記単位時間あたりの送信時間を推定して積算する送信時間推定積算手段と、前記送信時間総和積算手段の積算結果および前記送信時間推定積算手段の積算結果を用いて、自装置からの無線フレームの送信時間が規定された前記単位時間あたりの送信時間の総和制限時間を超過する総和制限超過推定時刻、および前記総和制限超過推定時刻の後に前記総和制限時間未満となる総和制限未満推定時刻、または少なくとも一方を推定する送信制限時刻推定手段と、前記総和制限超過推定時刻までに、前記総和制限超過推定時刻および前記総和制限未満推定時刻、または少なくとも一方を無線フレームに含めて前記宛先無線通信装置へ通知する発信元送信制御手段と、を備え、前記宛先無線通信装置は、前記総和制限超過推定時刻および前記総和制限未満推定時刻、または少なくとも一方を用いて、前記発信元無線通信装置からの無線フレームの受信を停止するか否かを判定する受信制御手段と、前記総和制限超過推定時刻および前記総和制限未満推定時刻、または少なくとも一方を用いて、前記発信元無線通信装置に対する無線フレームの送信を停止するか否かを判定する宛先送信制御手段と、を備えることを特徴とする。

　本発明にかかる無線通信システムは、無線フレームの送信または受信を待機している無線通信装置において、通信相手の無線通信装置がＩＤを送信することが出来ない場合に待機状態を停止できる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態１の無線通信システムの構成例を示す図である。図２は、実施の形態１の無線通信装置の構成例を示す図である。図３は、無線通信装置で使用される無線フレームのフォーマットを示す図である。図４は、従来の無線通信システムでの無線フレームの送受信の様子を示すタイミングチャートである。図５は、従来の無線通信システムでの無線フレームの送受信の様子を示すタイミングチャートである。図６は、実施の形態１の無線通信システムにおいて間欠的に無線フレームを送受信する様子を示すシーケンス図である。図７は、実施の形態２の無線通信システムにおいて間欠的に無線フレームを送受信する様子を示すシーケンス図である。図８は、実施の形態３の無線通信システムにおいて間欠的に無線フレームを送受信する様子を示すシーケンス図である。

　以下に、本発明にかかる無線通信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
　図１は、本実施の形態の無線通信システムの構成例を示す図である。無線通信システムは、データを送信する発信元無線通信装置１と、発信元無線通信装置１からのデータを受信する宛先無線通信装置２と、から構成される。発信元無線通信装置１と宛先無線通信装置２との間で無線フレームの送受信が行われる。説明の便宜上、データの送信側を発信元無線通信装置１、データの受信側を宛先無線通信装置２としているが、発信元無線通信装置１および宛先無線通信装置２は同一の構成を備えた無線通信装置でよい。そのため、宛先無線通信装置２から発信元無線通信装置１へデータを送信することも可能である。また、発信元無線通信装置１および宛先無線通信装置２がそれぞれ１つの場合について説明するが、一例であり、それぞれ複数台接続することも可能である。

　つづいて、無線通信装置の構成について説明する。図２は、本実施の形態の無線通信装置の構成例を示す図である。無線通信装置は、アンテナ１０と、無線送受信部２０と、ベースバンド部３０と、アクセス制御部４０と、を備える。

　アンテナ１０は、他の無線通信装置から受信したＲＦ信号を無線送受信部２０へ出力し、無線送受信部２０から入力したＲＦ信号を他の無線通信装置へ送信する。

　無線送受信部２０は、アンテナ１０から入力したＲＦ受信信号をＩＦ信号にダウンコンバートし、デジタル変換したベースバンド受信信号をベースバンド部３０へ出力する。また、ベースバンド部３０から入力したベースバンド送信信号をアナログ変換し、ＩＦ信号からＲＦ信号にアップコンバートし、ＲＦ送信信号としてアンテナ１０へ出力する。

　ベースバンド部３０は、送信信号処理部３１と、受信信号処理部３２と、を備える。ベースバンド部３０は、デジタル無線信号処理を行う。ベースバンド部３０では、受信信号処理部３２が、無線送受信部２０から入力したベースバンド受信信号をデジタル信号処理することにより復調処理および誤り訂正復号処理を行い、アクセス制御部４０へ受信無線フレーム（ＤＡＴＡ）を出力する。また、ベースバンド部３０では、送信信号処理部３１が、アクセス制御部４０から入力した送信無線フレーム（ＤＡＴＡ）に誤り訂正処理を施して変調処理を行い、ベースバンド送信信号として無線送受信部２０へ出力する。

　アクセス制御部４０は、送信制御部４１と、受信制御部４２と、送信時間総和積算部４３と、送信時間推定積算部４４と、送信制限時刻推定部４５と、発信元送信制限時刻推定部４６と、送信停止時間算出部４７と、を備える。アクセス制御部４０では、図示しないネットワーク部またはアプリケーション部からの送信データを加工してベースバンド部３０へ出力するため、送信制御部４１が、送信データに対して、ヘッダ情報、および誤り検出符号を付与し送信無線フレーム（ＤＡＴＡ）を生成する。また、受信制御部４２が、ベースバンド部３０から受信した受信無線フレーム（ＤＡＴＡ）をヘッダ情報および誤り検出符号から解析し、受信データを抽出し、図示しないネットワーク部またはアプリケーション部へ出力する。

　具体的に、アクセス制御部４０の動作として、自装置から送信無線フレームを送信する場合について説明する。送信制御部４１は、受信制御部４２で自身が送信した送信無線フレーム（ＤＡＴＡ）に対するデータ肯定応答フレーム（ＤＡＣＫ）を宛先無線通信装置２から受信できたか否かに応じて、無線回線で誤りが発生したか否かを判断し、送信無線フレーム（ＤＡＴＡ）の再送処理を行う再送制御を行う。また、送信制御部４１は、自装置の無線機番号を周辺無線通信装置に報知する無線機番号フレーム（ＩＤ）を生成し、周期的に、および間欠的にベースバンド部３０へ出力する。

　なお、送信制御部４１は、送信無線フレーム（ＤＡＴＡ）を生成した場合、直ちにベースバンド部３０へ出力することはしない。送信制御部４１は、送信無線フレーム（ＤＡＴＡ）を生成すると、自装置において宛先無線通信装置２からＩＤを受信したことを受信制御部４２より通知された後に、宛先無線通信装置２宛にデータ送信要求フレーム（ＳＲＥＱ）を生成し、ベースバンド部３０へ出力する。送信制御部４１は、ＳＲＥＱ出力後、自装置において宛先無線通信装置２から送信要求肯定応答フレーム（ＲＡＣＫ）を受信したことを受信制御部４２より通知されると、出力を待機していた送信無線フレーム（ＤＡＴＡ）をベースバンド部３０へ出力する。

　なお、自装置が発信元無線通信装置１からＤＡＴＡを受信する場合、送信制御部４１は、自装置において発信元無線通信装置１からＳＲＥＱを受信したことを受信制御部４２より通知されると、ＲＡＣＫを発信元無線通信装置１に対して送信するか否かを図示しないネットワーク部等から自装置と発信元無線通信装置１との接続関係情報等に基づいて判定し、接続関係にある場合にはＲＡＣＫをベースバンド部３０へ出力する。

　また、送信制御部４１は、発信元無線通信装置１からのＤＡＴＡを正常に受信したことを受信制御部４２より通知されると、発信元無線通信装置１宛のＤＡＣＫをベースバンド部３０へ出力する。

　送信制御部４１は、送信無線フレームおよび再送無線フレームなど全ての送信フレームを送信する毎に送信バイト長を送信時間総和積算部４３へ出力する。また、送信制御部４１は、周期的に、および間欠的に送信する無線機番号フレーム（ＩＤ）の送信バイト長、および送信周期を送信時間推定積算部４４へ出力する。

　送信時間総和積算部４３は、送信無線フレームおよび再送無線フレームの無線区間上の送信時間を、送信制御部４１から通知される無線フレーム毎の送信バイト長、予め定められている物理ヘッダサイズ長、および伝送速度等から算出し、常時最新であって、予め定められた単位時間あたりの送信時間の総和を積算し、積算結果を定期的に送信制限時刻推定部４５へ出力する。

　送信時間推定積算部４４は、送信制御部４１より通知されるＩＤの送信バイト長、送信周期、予め定められている物理ヘッダサイズ長、および伝送速度等に基づいて、今後送信される予定のＩＤの送信時間を推定し、将来の単位時間あたりのＩＤの無線区間の送信時間の総和を積算し、積算結果を定期的に送信制限時刻推定部４５へ出力する。なお、ＩＤの送信バイト長、送信周期、物理ヘッダサイズ長、および伝送速度が固定であることが予め把握できている場合、送信時間推定積算部４４は、積算結果を定期的に送信制限時刻推定部４５へ出力する必要はなく、自装置が起動した直後に一度通知するのみでよい。

　送信制限時刻推定部４５は、送信時間総和積算部４３より通知される最新の単位時間あたりの送信時間の総和積算結果、および送信時間推定積算部４４より通知される将来の単位時間あたりのＩＤの送信時間の総和積算結果に基づいて、予め定められた単位時間あたりの送信時間の総和制限時間と比較し、送信制御部４１における送信時間が送信時間の総和制限時間を超過すると推定される送信時間の総和制限超過推定時刻、および送信時間の総和制限時間の超過が解消される送信時間の総和制限未満推定時刻を算出し、それぞれ送信停止時間算出部４７へ出力する。

　送信停止時間算出部４７は、送信時間の総和制限超過推定時刻および送信時間の総和制限未満推定時刻に基づいて、自身の無線フレームの送信を停止する時間（送信停止時間）を算出する。送信停止時間は、送信時間の総和制限未満推定時刻と送信時間の総和制限超過推定時刻との差分により求めることができる。そして、送信停止時間算出部４７は、送信制御部４１に対して、自装置において無線フレームの送信を停止する送信停止時刻（送信時間の総和制限超過推定時刻）および送信停止時間を通知する。

　送信制御部４１は、送信停止時間算出部４７より通知された無線フレームの送信停止時刻および送信停止時間に基づいて、ＩＤ、ＳＲＥＱ、ＲＡＣＫ、ＤＡＴＡ、およびＤＡＣＫの少なくとも１つのフレームに自身の無線フレームの送信停止時刻および送信停止時間を付与して送信無線フレームを生成し、ベースバンド部３０へ出力する。

　つぎに、アクセス制御部４０の動作として、発信元無線通信装置１から受信無線フレームを受信する場合について説明する。受信制御部４２は、ＩＤ、ＳＲＥＱ、ＲＡＣＫ、ＤＡＴＡ、またはＤＡＣＫの受信無線フレームに付与されている、発信元無線通信装置１における無線フレームの送信停止時刻および送信停止時間を抽出し、発信元送信制限時刻推定部４６へ出力する。

　発信元送信制限時刻推定部４６は、受信制御部４２より通知された発信元無線通信装置１毎の無線フレームの送信停止時刻および送信停止時間に基づいて、発信元無線通信装置１毎の送信時間の総和制限超過時刻および送信時間の総和制限未満時刻を算出する。送信時間の総和制限未満時刻は、送信停止時刻から送信停止時間経過後の時刻として求めることができる。また、送信時間の総和制限超過時刻は、通知された送信停止時刻である。発信元送信制限時刻推定部４６は、それぞれ送信停止時間算出部４７へ出力する。

　送信停止時間算出部４７は、発信元無線通信装置１毎の送信時間の総和制限超過時刻および送信時間の総和制限未満時刻に基づいて、発信元無線通信装置１毎の送信停止時間を算出し、また、総和制限超過時刻を送信停止時刻として、送信制御部４１および受信制御部４２に対して、発信元無線通信装置１毎の無線フレームの送信停止時刻および送信停止時間を通知する。

　送信制御部４１は、送信停止時間算出部４７より通知された発信元無線通信装置１毎の無線フレームの送信停止時刻および送信停止時間に基づいて、当該発信元無線通信装置１に対する無線フレームの送信を停止するか否かを判定する。

　受信制御部４２は、送信停止時間算出部４７より通知された発信元無線通信装置１毎の無線フレームの送信停止時刻および送信停止時間に基づいて、当該発信元無線通信装置１に対する無線フレームの受信を停止するか否かを判定する。

　ここで、無線通信装置で使用される無線フレームについて説明する。図３は、無線通信装置で使用される無線フレームのフォーマットを示す図である。無線フレームは、ヘッダ、データ、および誤り検出符号から構成されている。ヘッダは、各無線フレーム共通となっており、シーケンス番号、宛先無線通信装置番号、ネットワーク番号、発信元無線通信装置番号、無線フレーム送信停止情報、および無線フレーム種別より構成される。無線フレームの識別は、無線フレーム種別で行う。データは、ＳＲＥＱ、ＲＡＣＫ、およびＤＡＣＫでは使用せず、無線フレーム種別がＩＤの場合、データには無線機番号が格納され、無線フレーム種別がＤＡＴＡの場合、データには送信データまたは受信データが格納される。無線フレーム送信停止情報には、無線通信装置の送信制御部４１で付与される無線フレームの送信停止時刻および送信停止時間が格納される。

　つづいて、従来の無線通信システムでの無線フレームの送受信について説明する。図４は、従来の無線通信システムでの無線フレームの送受信の様子を示すタイミングチャートである。発信元無線通信装置から宛先無線通信装置へＤＡＴＡ送信できた場合について説明する。

　まず、発信元無線通信装置および宛先無線通信装置では、間欠周期毎に、無線機起動状態とスリープ状態を繰り返す。発信元無線通信装置および宛先無線通信装置は、間欠周期タイマが満了すると、無線機を起動し、自装置宛のフレーム有無を周辺無線通信装置に問い合わせるためにＩＤを送信する（ステップＳ１０１）。

　発信元無線通信装置および宛先無線通信装置は、ＩＤを送信した直後、自装置宛のＳＲＥＱを受信するための受信待ち期間、受信待ち状態となる（ステップＳ１０２）。周辺無線通信装置宛からのフレームを何も受信しない場合、再びスリープ状態へ移行する。

　送信データが発生した発信元無線通信装置では、直ちに間欠動作を停止、すなわちスリープを停止して無線機を起動し、宛先無線通信装置から送信されるＩＤを受信するまで、無線機起動状態を継続する（ステップＳ１０３）。

　宛先無線通信装置において間欠周期タイマが満了して再度ＩＤを送信すると（ステップＳ１０１）、発信元無線通信装置は、宛先無線通信装置からＩＤを受信し（ステップＳ１０４）、宛先無線通信装置に対してＳＲＥＱを送信する（ステップＳ１０５）。

　宛先無線通信装置は、発信元無線通信装置１からＳＲＥＱを受信すると（ステップＳ１０６）、発信元無線通信装置に対してＲＡＣＫを送信する（ステップＳ１０７）。

　発信元無線通信装置は、宛先無線通信装置からＲＡＣＫを受信すると（ステップＳ１０８）、発信元無線通信装置と宛先無線通信装置との間ではリンク確立状態に遷移する。そして、発信元無線通信装置は、宛先無線通信装置に対してＤＡＴＡを送信する（ステップＳ１０９）。

　宛先無線通信装置は、発信元無線通信装置からＤＡＴＡを正常受信すると（ステップＳ１１０）、発信元無線通信装置に対してＤＡＣＫを送信する（ステップＳ１１１）。

　そして、発信元無線通信装置は全ての送信データを送信した後、宛先無線通信装置はリンク継続時間タイマ満了後、再び間欠動作に移行する（ステップＳ１１２）。

　つぎに、従来の無線通信システムにおいて、発信元無線通信装置から宛先無線通信装置へＤＡＴＡ送信できなかった場合について説明する。図５は、従来の無線通信システムでの無線フレームの送受信の様子を示すタイミングチャートである。送信時間制限により宛先無線通信装置がＩＤを送信できず、発信元無線通信装置が、宛先無線通信装置からのＩＤを受信できずに無線機起動状態を継続し続ける時の動作を示す。なお、ステップＳ１０１～Ｓ１０３については図４と同様のため、説明を省略する。

　宛先無線通信装置は、前回のＩＤを送信した時点で送信時間制限を超過することを認識し、ＩＤを送信することができない（ステップ２０１）。そのため、宛先無線通信装置は、以降、受信状態またはスリープ状態となる。

　発信元無線通信装置は、宛先無線通信装置からＩＤを受信できないため、データ送信待ちタイマが満了するまで連続受信状態を継続する。そして、発信元無線通信装置は、タイマ満了後に送信待ちの状態にあった、発生していた送信データを破棄し、スリープ状態となる（ステップＳ２０２）。

　その後、宛先無線通信装置は、送信時間制限解除後、発信元無線通信装置へＩＤの送信を再開する（ステップＳ２０３）。このように、従来の無線通信システムでは、一方の無線通信装置が送信時間制限超過によりＩＤを送信できない場合、通信相手の無線通信装置では、ＤＡＴＡ送信待ちタイマが満了するまで連続受信状態を継続することになる。そのため、無駄な電力を消費することになる。

　つづいて、本実施の形態の無線通信システムでの無線フレームの送受信について説明する。図６は、本実施の形態の無線通信システムにおいて間欠的に無線フレームを送受信する様子を示すシーケンス図である。

　発信元無線通信装置１では、宛先無線通信装置２に対して送信無線フレームを送信中、送信時間総和積算部４３および送信時間推定積算部４４の積算結果に基づいて、送信制限時刻推定部４５が、送信時間の総和制限超過推定時刻および送信時間の総和制限未満推定時刻を算出する（ステップＳ３０１）。

　発信元無線通信装置１および宛先無線通信装置２との間でＩＤ、ＳＲＥＱ、ＲＡＣＫの送受信が行われ（ステップＳ３０２）、発信元無線通信装置１から宛先無線通信装置２へＤＡＴＡを送信できる状態となる。

　発信元無線通信装置１では、送信停止時間算出部４７および送信制御部４１において、算出した時刻（送信時間の総和制限超過推定時刻）から送信時間制限を超過し、周期的な間欠送信（ＩＤの送信）ができなくなることを把握できる。そのため、発信元無線通信装置１では、送信時間制限が超過する前（総和制限超過推定時刻の前）に、送信制御部４１から宛先無線通信装置２に対して、無線フレーム送信停止情報として送信停止時刻および送信停止時間の情報を含むＤＡＴＡを送信する（ステップＳ３０３）。

　宛先無線通信装置２は、発信元無線通信装置１から無線フレームの送信停止時刻および送信停止時間を取得すると、送信制御部４１から発信元無線通信装置１へＤＡＣＫを送信し、受信制御部４２において、リンク継続時間タイマ満了を待たずに、発信元無線通信装置１とのリンク継続を停止し、発信元無線通信装置１宛の送信データの送信に対する発信元無線通信装置１からのＩＤの連続受信動作を無線フレームの再開時刻まで停止する（ステップＳ３０４）。再開時刻とは、送信停止時刻から送信停止時間経過後の時刻である。これにより、宛先無線通信装置２では、発信元無線通信装置１からの無線フレームを無駄に連続受信待ちすることを回避でき、消費する電力を低減できる。

　そして、宛先無線通信装置２では、受信制御部４２において、再開時刻、すなわち受信動作を停止してから送信停止時間経過後、受信動作を再開する。宛先無線通信装置２は、図示しないネットワーク部等から送信データを取得した場合、ＩＤの送信を再開した発信元無線通信装置１からＩＤを受信することにより、発信元無線通信装置１との間でＳＲＥＱ、ＲＡＣＫ、ＤＡＴＡ、ＤＡＣＫの送受信を行う（ステップＳ３０５）。各無線フレームの送信方向は、発信元無線通信装置１がＤＡＴＡを送信する場合と反対方向になる。

　なお、図６では、ＤＡＴＡに無線フレーム送信停止情報を格納する様子を示しているが、一例であり、同様の効果を示すのであれば、ＩＤ、ＳＲＥＱ、ＲＡＣＫ、ＤＡＴＡ、またはＤＡＣＫの少なくとも１つの無線フレームに格納すればよい。

　以上説明したように、本実施の形態では、非同期で無線フレームを送受信する発信元無線通信装置１および宛先無線通信装置２から構成される無線通信システムにおいて、各無線通信装置では単位時間あたりの送信時間が規定されている場合に、単位時間あたりの送信時間が規定の送信時間を超過することが推定される発信元無線通信装置１は、事前に通信相手の宛先無線通信装置２へ超過による無線フレームの送信停止時刻および送信停止時間を通知し、通知を受けた宛先無線通信装置２では、通信相手の発信元無線通信装置１が無線フレームを送信できない間、無線フレームの受信および送信の待機状態を停止することとした。これにより、通信相手の発信元無線通信装置１が無線フレームを送信できないことを事前に認識した宛先無線通信装置２では、待機状態を停止して無駄な活動状態を回避し、消費電力を低減することができる。

　なお、発信元無線通信装置１は、送信時間の総和制限超過時刻および送信時間の総和制限未満時刻に基づいて送信停止時間を算出し、宛先無線通信装置２へ無線フレームの送信停止時刻および送信停止時間を通知していたが、これに限定するものではない。例えば、発信元無線通信装置１は、宛先無線通信装置２へ送信時間の総和制限超過時刻および送信時間の総和制限未満時刻の２つの時刻情報を通知してもよい。宛先無線通信装置２では、通知された２つの時刻情報に基づいて規定される期間、無線フレームの受信および送信の待機状態を停止することができる。この場合、発信元無線通信装置１および宛先無線通信装置２では、送信停止時間を算出する処理を減らすことができる。

　また、発信元無線通信装置１は、送信停止時刻（送信時間の総和制限超過時刻）および送信停止時間の２つの情報を宛先無線通信装置２へ通知していたが、一方の情報のみを通知することも可能である。例えば、宛先無線通信装置２では、送信停止時刻の情報のみを通知された場合は、送信停止時刻に待機状態を停止し、通常の間欠動作の周期後に待機状態に戻ることができる。また、宛先無線通信装置２では、送信停止時間のみを通知された場合には、即時待機状態を停止し、送信停止時間経過後に待機状態に戻ることができる。いずれの場合も、前述の動作程の効果（消費電力の低減）は得られないが、従来と比較して、消費電力を低減することは可能である。

実施の形態２．
　本実施の形態では、発信元無線通信装置１から送信無線データおよびＩＤが送信できない場合について説明する。実施の形態１と異なる部分について説明する。

　図７は、本実施の形態の無線通信システムにおいて間欠的に無線フレームを送受信する様子を示すシーケンス図である。

　発信元無線通信装置１では、図示しないネットワーク部等から送信データを取得しており、宛先無線通信装置２からＩＤを受信後、宛先無線通信装置２との間でＳＲＥＱ、ＲＡＣＫの送受信を行い、宛先無線通信装置２へＤＡＴＡを送信する。発信元無線通信装置１は、受信したＤＡＴＡに対して、発信元無線通信装置１へＤＡＣＫを送信する。そして、発信元無線通信装置１と宛先無線通信装置２の間で、ＤＡＴＡおよびＤＡＣＫの送受信を繰り返す（ステップＳ４０１）。

　発信元無線通信装置１では、宛先無線通信装置２に対して送信無線フレームを送信中、送信時間総和積算部４３および送信時間推定積算部４４の積算結果に基づいて、送信制限時刻推定部４５が、送信時間の総和制限超過推定時刻および送信時間の総和制限未満推定時刻を算出する（ステップＳ４０２）。

　そして、発信元無線通信装置１では、送信停止時間算出部４７および送信制御部４１において、算出した時刻から送信時間制限を超過し、周期的な間欠送信（ＩＤの送信）ができなくなること、および送信データの連続送信ができなくなることを把握できる。そのため、発信元無線通信装置１では、送信時間制限が超過する前（総和制限超過推定時刻の前）に、送信制御部４１から宛先無線通信装置２に対して、無線フレーム送信停止情報として送信停止時刻および送信停止時間の情報を含むＤＡＴＡを送信する。また、発信元無線通信装置１では、送信制御部４１が、滞留している送信データ量に基づいて、総和制限超過推定時刻までに送信できない滞留している送信データについては破棄する（ステップＳ４０３）。そして、発信元無線通信装置１では、ＤＡＴＡの送信を直ちに停止する。

　宛先無線通信装置２は、発信元無線通信装置１から無線フレームの送信停止時刻および送信停止時間を取得すると、送信制御部４１から発信元無線通信装置１へＤＡＣＫを送信し、受信制御部４２において、リンク継続時間タイマ満了を待たずに、発信元無線通信装置１とのリンク継続を停止し、発信元無線通信装置１宛の送信データの送信に対する発信元無線通信装置１からのＩＤの連続受信動作を無線フレームの再開時刻まで停止する（ステップＳ３０４）。以降の動作も実施の形態１と同様である。これにより、宛先無線通信装置２では、無駄に連続受信待ちすることを回避して消費する電力を低減することができる。さらに、発信元無線通信装置１では、送信データの送信を直ちに停止することで、無駄に無線フレームを送信して消費する電力を低減できる。

　以上説明したように、本実施の形態では、発信元無線通信装置１において単位時間あたりの送信時間が規定の送信時間を超過することが推定される場合、宛先無線通信装置２が待機状態を停止するとともに、発信元無線通信装置１は、総和制限超過推定時刻までに送信できない滞留している送信データについては破棄し、直ちにＤＡＴＡの送信を停止することとした。これにより、宛先無線通信装置２において無駄な待機状態を回避して消費電力を低減できるとともに、発信元無線通信装置１においても無駄な無線フレーム送信を回避して消費電力を低減することができる。

実施の形態３．
　本実施の形態では、発信元無線通信装置１から送信無線データを送信後に宛先無線通信装置２から送信無線データを送信する場合について説明する。実施の形態１、２と異なる部分について説明する。

　図８は、本実施の形態の無線通信システムにおいて間欠的に無線フレームを送受信する様子を示すシーケンス図である。

　発信元無線通信装置１では、送信停止時間算出部４７および送信制御部４１において、算出した時刻から送信時間制限が超過し、周期的な間欠送信（ＩＤの送信）ができなくなることを把握できる。そのため、発信元無線通信装置１では、送信時間制限が超過する前（総和制限超過推定時刻の前）に、送信制御部４１から宛先無線通信装置２に対して、無線フレーム送信停止情報として送信停止時刻および送信停止時間の情報を含むＩＤを送信する（ステップＳ５０１）。

　宛先無線通信装置２は、発信元無線通信装置１から無線フレームの送信停止時刻および送信停止時間を取得すると、発信元無線通信装置１の無線フレーム送信停止時刻までに自装置からＤＡＴＡの送信を完了できるか否かを判定する。無線フレームの送信停止時刻までにＤＡＴＡの送信を完了可能と判定した場合、宛先無線通信装置２は、発信元無線通信装置１宛のＤＡＴＡ送信に対する無線フレームの送受信動作を継続するため、ＳＲＥＱを送信する（ステップＳ５０２）。

　宛先無線通信装置２は、発信元無線通信装置１からＲＡＣＫを受信後、発信元無線通信装置１へＤＡＴＡを送信し、発信元無線通信装置１から送信したＤＡＴＡに対するＤＡＣＫを受信する（ステップＳ５０３）。

　発信元無線通信装置１では、宛先無線通信装置２に対して、つぎのＩＤ送信時にも、前回のＩＤ送信時から更新した送信停止時刻および送信停止時間の情報を含めて送信する（ステップＳ５０４）。

　宛先無線通信装置２は、ステップＳ５０２と同様に、発信元無線通信装置１から無線フレームの送信停止時刻および送信停止時間を取得すると、発信元無線通信装置１の無線フレーム送信停止時刻までに自装置からＤＡＴＡの送信を完了できるか否かを判定する。無線フレームの送信停止時刻までにＤＡＴＡの送信を完了できないと判定した場合、宛先無線通信装置２は、リンク継続時間タイマ満了を待たずに、発信元無線通信装置１とのリンク継続を停止し、発信元無線通信装置１宛の送信データの送信に対するＩＤの連続受信動作を無線フレームの再開時刻まで停止する（ステップＳ５０５）。以降の動作は実施の形態１、２と同様である。

　以上説明したように、本実施の形態では、宛先無線通信装置２は、無線フレームの送信停止時刻までにＤＡＴＡの送信を完了できるか否かを判定し、完了できる場合は発信元無線通信装置１へＤＡＴＡの送信を行い、完了できない場合は発信元無線通信装置１からの無線フレーム受信動作を停止することとした。これにより、実施の形態１の効果に加えて、宛先無線通信装置２において、必要以上に無線フレームの送受信動作を停止してＤＡＴＡの送信効率を劣化させる事態を回避することができる。

　以上のように、本発明にかかる無線通信システムは、無線フレームの送受信を行うシステムに有用であり、特に、間欠的に無線フレームの送受信を行う場合に適している。

　１　発信元無線通信装置
　２　宛先無線通信装置
　１０　アンテナ
　２０　無線送受信部
　３０　ベースバンド部
　３１　送信信号処理部
　３２　受信信号処理部
　４０　アクセス制御部
　４１　送信制御部
　４２　受信制御部
　４３　送信時間総和積算部
　４４　送信時間推定積算部
　４５　送信制限時刻推定部
　４６　発信元送信制限時刻推定部
　４７　送信停止時間算出部

Claims

　データを送信する発信元無線通信装置および前記データを受信する宛先無線通信装置から構成される無線通信システムであって、
　前記発信元無線通信装置は、
　自装置から送信する無線フレームの単位時間あたりの送信時間を積算する送信時間総和積算手段と、
　自装置の無線機番号を周期的および間欠的に報知する無線機番号フレームの将来における前記単位時間あたりの送信時間を推定して積算する送信時間推定積算手段と、
　前記送信時間総和積算手段の積算結果および前記送信時間推定積算手段の積算結果を用いて、自装置からの無線フレームの送信時間が規定された前記単位時間あたりの送信時間の総和制限時間を超過する総和制限超過推定時刻、および前記総和制限超過推定時刻の後に前記総和制限時間未満となる総和制限未満推定時刻、または少なくとも一方を推定する送信制限時刻推定手段と、
　前記総和制限超過推定時刻までに、前記総和制限超過推定時刻および前記総和制限未満推定時刻、または少なくとも一方を無線フレームに含めて前記宛先無線通信装置へ通知する発信元送信制御手段と、
　を備え、
　前記宛先無線通信装置は、
　前記総和制限超過推定時刻および前記総和制限未満推定時刻、または少なくとも一方を用いて、前記発信元無線通信装置からの無線フレームの受信を停止するか否かを判定する受信制御手段と、
　前記総和制限超過推定時刻および前記総和制限未満推定時刻、または少なくとも一方を用いて、前記発信元無線通信装置に対する無線フレームの送信を停止するか否かを判定する宛先送信制御手段と、
　を備えることを特徴とする無線通信システム。
　前記宛先無線通信装置において、前記発信元無線通信装置から前記総和制限未満推定時刻の通知を受けていた場合、
　前記受信制御手段は、当該総和制限未満推定時刻を用いて、前記発信元無線通信装置からの無線フレームの受信を再開するか否かを判定し、
　前記宛先送信制御手段は、当該総和制限未満推定時刻を用いて、前記発信元無線通信装置に対する無線フレームの送信を再開するか否かを判定する、
　ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
　データを送信する発信元無線通信装置および前記データを受信する宛先無線通信装置から構成される無線通信システムであって、
　前記発信元無線通信装置は、
　自装置から送信する無線フレームの単位時間あたりの送信時間を積算する送信時間総和積算手段と、
　自装置の無線機番号を周期的および間欠的に報知する無線機番号フレームの将来における前記単位時間あたりの送信時間を推定して積算する送信時間推定積算手段と、
　前記送信時間総和積算手段の積算結果および前記送信時間推定積算手段の積算結果を用いて、自装置からの無線フレームの送信時間が規定された前記単位時間あたりの送信時間の総和制限時間を超過する総和制限超過推定時刻、および前記総和制限超過推定時刻の後に前記総和制限時間未満となる総和制限未満推定時刻を推定する送信制限時刻推定手段と、
　前記総和制限超過推定時刻および前記総和制限未満推定時刻を用いて、無線フレームの送信を停止する期間である送信停止時間を算出する送信停止時間算出手段と、
　前記総和制限超過推定時刻までに、前記総和制限超過推定時刻および前記送信停止時間、または少なくとも一方を無線フレームに含めて前記宛先無線通信装置へ通知する発信元送信制御手段と、
　を備え、
　前記宛先無線通信装置は、
　前記総和制限超過推定時刻および前記送信停止時間、または少なくとも一方を用いて、前記発信元無線通信装置からの無線フレームの受信を停止するか否かを判定する受信制御手段と、
　前記総和制限超過推定時刻および前記送信停止時間、または少なくとも一方を用いて、前記発信元無線通信装置に対する無線フレームの送信を停止するか否かを判定する宛先送信制御手段と、
　を備えることを特徴とする無線通信システム。
　前記宛先無線通信装置において、前記発信元無線通信装置から前記送信停止時間の通知を受けていた場合、
　前記受信制御手段は、当該送信停止時間を用いて、前記発信元無線通信装置からの無線フレームの受信を再開するか否かを判定し、
　前記宛先送信制御手段は、当該送信停止時間を用いて、前記発信元無線通信装置に対する無線フレームの送信を再開するか否かを判定する、
　ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
　前記発信元送信制御手段は、前記総和制限超過推定時刻までに送信できない滞留データがある場合、当該滞留データを破棄する、
　ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１つに記載の無線通信システム。
　データを受信する宛先無線通信装置とともに無線通信システムを構成する前記データを送信する発信元無線通信装置であって、
　自装置から送信する無線フレームの単位時間あたりの送信時間を積算する送信時間総和積算手段と、
　自装置の無線機番号を周期的および間欠的に報知する無線機番号フレームの将来における前記単位時間あたりの送信時間を推定して積算する送信時間推定積算手段と、
　前記送信時間総和積算手段の積算結果および前記送信時間推定積算手段の積算結果を用いて、自装置からの無線フレームの送信時間が規定された前記単位時間あたりの送信時間の総和制限時間を超過する総和制限超過推定時刻、および前記総和制限超過推定時刻の後に前記総和制限時間未満となる総和制限未満推定時刻、または少なくとも一方を推定する送信制限時刻推定手段と、
　前記総和制限超過推定時刻までに、前記総和制限超過推定時刻および前記総和制限未満推定時刻、または少なくとも一方を無線フレームに含めて前記宛先無線通信装置へ通知する発信元送信制御手段と、
　を備えることを特徴とする発信元無線通信装置。
　データを受信する宛先無線通信装置とともに無線通信システムを構成する前記データを送信する発信元無線通信装置であって、
　自装置から送信する無線フレームの単位時間あたりの送信時間を積算する送信時間総和積算手段と、
　自装置の無線機番号を周期的および間欠的に報知する無線機番号フレームの将来における前記単位時間あたりの送信時間を推定して積算する送信時間推定積算手段と、
　前記送信時間総和積算手段の積算結果および前記送信時間推定積算手段の積算結果を用いて、自装置からの無線フレームの送信時間が規定された前記単位時間あたりの送信時間の総和制限時間を超過する総和制限超過推定時刻、および前記総和制限超過推定時刻の後に前記総和制限時間未満となる総和制限未満推定時刻を推定する送信制限時刻推定手段と、
　前記総和制限超過推定時刻および前記総和制限未満推定時刻を用いて、無線フレームの送信を停止する期間である送信停止時間を算出する送信停止時間算出手段と、
　前記総和制限超過推定時刻までに、前記総和制限超過推定時刻および前記送信停止時間、または少なくとも一方を無線フレームに含めて前記宛先無線通信装置へ通知する発信元送信制御手段と、
　を備えることを特徴とする発信元無線通信装置。
　前記発信元送信制御手段は、前記総和制限超過推定時刻までに送信できない滞留データがある場合、当該滞留データを破棄する、
　ことを特徴とする請求項６または７に記載の発信元無線通信装置。
　データを送信する発信元無線通信装置とともに無線通信システムを構成する前記データを受信する宛先無線通信装置であって、
　前記発信元無線通信装置から、無線フレームの送信時間が規定された前記単位時間あたりの送信時間の総和制限時間を超過する総和制限超過推定時刻、および前記総和制限超過推定時刻の後に前記総和制限時間未満となる総和制限未満推定時刻、または少なくとも一方を通知された場合に、
　前記総和制限超過推定時刻および前記総和制限未満推定時刻、または少なくとも一方を用いて、前記発信元無線通信装置からの無線フレームの受信を停止するか否かを判定する受信制御手段と、
　前記総和制限超過推定時刻および前記総和制限未満推定時刻、または少なくとも一方を用いて、前記発信元無線通信装置に対する無線フレームの送信を停止するか否かを判定する宛先送信制御手段と、
　を備えることを特徴とする宛先無線通信装置。
　前記発信元無線通信装置から前記総和制限未満推定時刻の通知を受けていた場合、
　前記受信制御手段は、当該総和制限未満推定時刻を用いて、前記発信元無線通信装置からの無線フレームの受信を再開するか否かを判定し、
　前記宛先送信制御手段は、当該総和制限未満推定時刻を用いて、前記発信元無線通信装置に対する無線フレームの送信を再開するか否かを判定する、
　ことを特徴とする請求項９に記載の宛先無線通信装置。
　データを送信する発信元無線通信装置とともに無線通信システムを構成する前記データを受信する宛先無線通信装置であって、
　前記発信元無線通信装置から、無線フレームの送信時間が規定された前記単位時間あたりの送信時間の総和制限時間を超過する総和制限超過推定時刻、および無線フレームの送信を停止する期間である送信停止時間、または少なくとも一方を通知された場合に、
　前記総和制限超過推定時刻および前記送信停止時間、または少なくとも一方を用いて、前記発信元無線通信装置からの無線フレームの受信を停止するか否かを判定する受信制御手段と、
　前記総和制限超過推定時刻および前記送信停止時間、または少なくとも一方を用いて、前記発信元無線通信装置に対する無線フレームの送信を停止するか否かを判定する送信制御手段と、
　を備えることを特徴とする宛先無線通信装置。
　前記発信元無線通信装置から前記送信停止時間の通知を受けていた場合、
　前記受信制御手段は、当該送信停止時間を用いて、前記発信元無線通信装置からの無線フレームの受信を再開するか否かを判定し、
　前記宛先送信制御手段は、当該送信停止時間を用いて、前記発信元無線通信装置に対する無線フレームの送信を再開するか否かを判定する、
　ことを特徴とする請求項１１に記載の宛先無線通信装置。
　データを送信する発信元無線通信装置および前記データを受信する宛先無線通信装置から構成される無線通信システムにおける無線通信方法であって、
　前記発信元無線通信装置が、自装置から送信する無線フレームの単位時間あたりの送信時間を積算する送信時間総和積算ステップと、
　前記発信元無線通信装置が、自装置の無線機番号を周期的および間欠的に報知する無線機番号フレームの将来における前記単位時間あたりの送信時間を推定して積算する送信時間推定積算ステップと、
　前記発信元無線通信装置が、前記送信時間総和積算ステップにおける積算結果および前記送信時間推定積算ステップにおける積算結果を用いて、自装置からの無線フレームの送信時間が規定された前記単位時間あたりの送信時間の総和制限時間を超過する総和制限超過推定時刻、および前記総和制限超過推定時刻の後に前記総和制限時間未満となる総和制限未満推定時刻、または少なくとも一方を推定する送信制限時刻推定ステップと、
　前記発信元無線通信装置が、前記総和制限超過推定時刻までに、前記総和制限超過推定時刻および前記総和制限未満推定時刻、または少なくとも一方を無線フレームに含めて前記宛先無線通信装置へ通知する通知ステップと、
　前記宛先無線通信装置が、前記総和制限超過推定時刻および前記総和制限未満推定時刻、または少なくとも一方を用いて、前記発信元無線通信装置からの無線フレームの受信を停止するか否かを判定する受信制御ステップと、
　前記宛先無線通信装置が、前記総和制限超過推定時刻および前記総和制限未満推定時刻、または少なくとも一方を用いて、前記発信元無線通信装置に対する無線フレームの送信を停止するか否かを判定する送信制御ステップと、
　を含むことを特徴とする無線通信方法。
　さらに、
　前記宛先無線通信装置が、前記発信元無線通信装置から前記総和制限未満推定時刻の通知を受けていた場合、当該総和制限未満推定時刻を用いて、前記発信元無線通信装置からの無線フレームの受信を再開するか否かを判定する受信再開制御ステップと、
　前記宛先無線通信装置が、前記発信元無線通信装置から前記総和制限未満推定時刻の通知を受けていた場合、当該総和制限未満推定時刻を用いて、前記発信元無線通信装置に対する無線フレームの送信を再開するか否かを判定する送信再開制御ステップと、
　を含むことを特徴とする請求項１３に記載の無線通信方法。
　データを送信する発信元無線通信装置および前記データを受信する宛先無線通信装置から構成される無線通信システムにおける無線通信方法であって、
　前記発信元無線通信装置が、自装置から送信する無線フレームの単位時間あたりの送信時間を積算する送信時間総和積算ステップと、
　前記発信元無線通信装置が、自装置の無線機番号を周期的および間欠的に報知する無線機番号フレームの将来における前記単位時間あたりの送信時間を推定して積算する送信時間推定積算ステップと、
　前記発信元無線通信装置が、前記送信時間総和積算ステップにおける積算結果および前記送信時間推定積算ステップにおける積算結果を用いて、自装置からの無線フレームの送信時間が規定された前記単位時間あたりの送信時間の総和制限時間を超過する総和制限超過推定時刻、および前記総和制限超過推定時刻の後に前記総和制限時間未満となる総和制限未満推定時刻を推定する送信制限時刻推定ステップと、
　前記総和制限超過推定時刻および前記総和制限未満推定時刻を用いて、無線フレームの送信を停止する期間である送信停止時間を算出する送信停止時間算出ステップと、
　前記総和制限超過推定時刻までに、前記総和制限超過推定時刻および前記送信停止時間、または少なくとも一方を無線フレームに含めて前記宛先無線通信装置へ通知する通知ステップと、
　前記宛先無線通信装置が、前記総和制限超過推定時刻および前記送信停止時間、または少なくとも一方を用いて、前記発信元無線通信装置からの無線フレームの受信を停止するか否かを判定する受信制御ステップと、
　前記宛先無線通信装置が、前記総和制限超過推定時刻および前記送信停止時間、または少なくとも一方を用いて、前記発信元無線通信装置に対する無線フレームの送信を停止するか否かを判定する送信制御ステップと、
　を含むことを特徴とする無線通信方法。
　さらに、
　前記宛先無線通信装置が、前記発信元無線通信装置から前記送信停止時間の通知を受けていた場合、当該送信停止時間を用いて、前記発信元無線通信装置からの無線フレームの受信を再開するか否かを判定する受信再開制御ステップと、
　前記宛先無線通信装置が、前記発信元無線通信装置から前記送信停止時間の通知を受けていた場合、当該送信停止時間を用いて、前記発信元無線通信装置に対する無線フレームの送信を再開するか否かを判定する送信再開制御ステップと、
　を含むことを特徴とする請求項１５に記載の無線通信方法。
　さらに、
　前記発信元無線通信装置が、前記総和制限超過推定時刻までに送信できない滞留データがある場合、当該滞留データを破棄するデータ破棄ステップ、
　を含むことを特徴とする請求項１３～１６のいずれか１つに記載の無線通信方法。