JP2013038738A - 無線デバイス、送信消費電力抑制方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】低消費電力を考慮したパケット送信出力レベルを、正確に制御する送信消費電力抑制方法を提供する。
【解決手段】本発明の無線デバイスは、パケットを送受信する無線部と、無線部の受信強度を定期的に記憶する受信強度記憶部と、パケットを処理する通信プロトコルスタック部と、受信強度、及び受信したパケットに含まれる通信相手側の無線デバイスの通信能力状態情報に基づいて、無線部の送信出力を決定する送信出力決定部と、無線部の送信出力を、送信出力決定部が決定した送信出力に変更する送信出力変更部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線デバイスに関し、特に、電池駆動の無線デバイスの送信消費電力抑制方法に関する。

電池駆動の無線デバイスは、電池の容量に限りがあるため、駆動時間に制限があり、また、通信中に電池の容量が不足すると、通信が失敗する可能性がある。このような消費電力の問題を解決するため、無線デバイスの送信出力を可変にして、無駄な電池消費を減らす技術が知られている。

特開２００１−２１７７７１号公報（特許文献１）は、無駄な消費電力を抑制する無線通信装置の送信電力制御方法の発明が開示されている。この無線通信装置は、データを送信する送信部と、外部からの受信信号（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）に基づいて、データ送信の送信結果の良好／不良を判断する応答信号判定部と、データ送信の完了後に、次回のデータ送信における送信電力レベルを、データ送信時の送信電力レベルから、所定量上昇させ、データ送信の送信結果が良好であった場合には、次回のデータ送信における送信電力レベルを、設定した送信電力レベルから所定量降下させる送信電力制御部とを備えている。

特開２００１−２１７７７１号公報（特許文献１）の無線通信装置は、通信相手の無線通信装置からのＡＣＫ信号／ＮＡＣＫ信号に基づいて、送信電力レベルを制御している。

特開２００１−２１７７７１号公報

本発明の目的は、低消費電力を考慮したパケット送信出力レベルを、正確に制御する送信消費電力抑制方法を提供することにある。

本発明の無線デバイスは、パケットを送受信する無線部と、無線部の受信強度を定期的に記憶する受信強度記憶部と、パケットを処理する通信プロトコルスタック部と、受信強度、及び受信したパケットに含まれる通信相手側の無線デバイスの通信能力状態情報に基づいて、無線部の送信出力を決定する送信出力決定部と、無線部の送信出力を、送信出力決定部が決定した送信出力に変更する送信出力変更部とを備える。

本発明の送信消費電力抑制方法は、受信強度記憶部が、無線部の受信強度を定期的に記憶するステップと、送信出力決定部が、受信強度、及び受信したパケットに含まれる通信相手側の無線デバイスの通信能力状態情報に基づいて、無線部の送信出力を決定するステップと、送信出力変更部が、無線部の送信出力を、送信出力決定部が決定した送信出力に変更するステップと、無線部が、送信出力変更部が変更した送信出力でパケットを送信するステップとを含む。

本発明によれば、低消費電力を考慮したパケット送信出力レベルを、正確に制御する送信消費電力抑制方法を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態における無線デバイスのブロック図である。 図２は、本発明の実施形態における無線デバイスが、無線パケットに格納する通信能力状態情報の例である。 図３は、本発明の実施形態の無線デバイスのパケット受信待機状態における送信消費電力抑制方法のフローチャートの例である。 図４は、本発明の実施形態の受信側の無線デバイスにおいて、自由空間損失を計算する方法を説明するための図である。 図５は、本発明の実施形態の受信側の無線デバイスにおいて、送信出力を計算する方法を説明するための図である。 図６は、本発明の実施形態の無線デバイスのパケット送信状態における送信消費電力抑制方法のフローチャートの例である。

添付図面を参照して、本発明の実施形態による無線デバイスを以下に説明する。

［構成の説明］
はじめに、本実施形態における無線デバイスの構成の説明を行う。図１は、本発明の実施形態における無線デバイスのブロック図である。本実施形態の無線デバイスは、通信ブロック１０、電池残量検出部１７及び電池１８を備える。通信ブロック１０は、無線部１１、送信出力変更部１２、受信強度記憶部１３、通信プロトコルスタック部１４及び送信出力決定部１５を備える。

無線部１１は、通信相手の無線デバイスと無線通信を行う。送信出力変更部１２は、無線部１１の送信出力レベルを多段階に変更する。受信強度記憶部１３は、無線部１１の受信強度を逐次記憶する。受信強度記憶部１３は、多段階に受信強度を記憶するために必要となる数ビットの記憶容量を持ち、無線部１１の受信強度が、数秒毎に逐次的に記憶される。

通信プロトコルスタック部１４は、無線部１１が送信する無線パケットの作成や、無線部１１が受信した無線パケットからデータを取得する等のパケット処理を行う。また、通信プロトコルスタック部１４は、無線部１１から送信する無線パケットに通信能力状態情報を挿入する。図２は、本発明の実施形態における無線デバイスが、無線パケットに格納する通信能力状態情報の例である。図２の無線パケットの通信能力状態情報の例では、送信出力情報２０、送信アンテナ利得情報２１、受信アンテナ利得情報２２、ケーブル損失情報２３及び受信感度情報２４が含まれている。通信能力状態情報は、送信側の無線デバイスが、受信側の無線デバイスに、送信側の無線デバイスの通信能力の状態を知らせるために用いられる。

電池１８は、無線デバイスに電力を供給する電源である。電池残量検出部１７は、電池１８の電池残量を、電池特性の電圧降下のテーブルで把握し、電圧値により電池残量を判断する。送信出力決定部１５は、受信強度記憶部１３が逐次記憶している受信強度と、電池残量検出部１７が検出した電池残量、及び受信した無線パケットに含まれる通信相手側の無線デバイスの通信能力状態情報に基づいて、送信出力レベルを決定する。また、送信出力決定部１５は、電池残量が不足している場合には、無線デバイスの消費電力を抑えるため、無線通信に関係のない周辺ブロック回路に、消費電力を低減させる周辺回路抑制信号１６を送信する。また、送信出力決定部１５は、低い送信出力に決定する場合には、無線部１１に、無線パケットの送信速度を落とす設定を行う。

［動作方法の説明］
次に、本実施形態における無線デバイスにおいて、送信消費電力抑制方法の説明を行う。まず、本実施形態の無線デバイスが、パケット受信待機状態である場合の送信消費電力抑制方法について説明する。図３は、本発明の実施形態の無線デバイスのパケット受信待機状態における送信消費電力抑制方法のフローチャートの例である。

（ステップＳ１１）
受信強度記憶部が、数秒毎に定期的に検出した受信強度を記憶する。送信出力決定部１５が、受信強度記憶部１３に記憶されている受信強度を取得する。

（ステップＳ１２）
送信出力決定部１５が、受信パケットから通信能力状態情報を取得する。通信能力状態情報は、図２の例では、送信出力情報２０、送信アンテナ利得情報２１、受信アンテナ利得情報２２、ケーブル損失情報２３及び受信感度情報２４を含む。

（ステップＳ１３）
送信出力決定部１５は、受信強度、及び受信パケットに含まれる通信相手側の無線デバイスの通信能力状態情報に基づいて、無線部の送信出力を決定する。

送信出力決定部１５は、無線部１１の送信出力を決定するために、まず、自由空間損失を計算する。図４は、本発明の実施形態の受信側の無線デバイスにおいて、自由空間損失を計算する方法を説明するための図である。（自由空間損失［ｄＢ］）は、（受信側受信強度［ｄＢｍ］）−（送信側出力［ｄＢｍ］）−（送信側アンテナ利得［ｄＢｉ］）−（送信側ケーブル損失［ｄＢ］）−（受信側アンテナ利得［ｄＢｉ］）−（受信側ケーブル損失［ｄＢ］）で計算する。このうち、送信側の情報である（送信側出力［ｄＢｍ］）、（送信側アンテナ利得［ｄＢｉ］）及び（送信側ケーブル損失［ｄＢ］）は、受信パケットに含まれる通信能力状態情報の送信出力情報２０、送信アンテナ利得情報２１及びケーブル損失情報２３から得る。

自由空間損失は、通信毎に異なる可能性があるため、新しく計算した自由空間損失が、前回計算した自由空間損失と異なる場合には、新しく計算した自由空間損失を送信出力の計算に使用する。

送信出力決定部１５は、次に、自由空間損失から、送信出力を計算する。図５は、本発明の実施形態の受信側の無線デバイスにおいて、送信出力を計算する方法を説明するための図である。（送信出力［ｄＢｍ］）は、（通信相手の受信感度［ｄＢｍ］）−（自由空間損失［ｄＢ］）−（通信相手のアンテナ利得［ｄＢｉ］）−（通信相手のケーブル損失［ｄＢ］）−（送信アンテナ利得［ｄＢｉ］）−（送信ケーブル損失［ｄＢ］）で計算する。このうち、通信相手の情報である（通信相手の受信感度［ｄＢｍ］）、（通信相手のアンテナ利得［ｄＢｉ］）及び（通信相手のケーブル損失［ｄＢ］）は、受信パケットに含まれる通信能力状態情報の受信感度情報２４、受信アンテナ利得情報２２及びケーブル損失情報２３から得る。

（ステップＳ１４）
電池残量検出部１７が、電池１８の電池残量を検出する。

（ステップＳ１５）
送信出力決定部１５は、ステップＳ１３で決定した送信出力、及びステップＳ１４で検出した電池１８の電池残量に基づいて、パケット送信ができるだけの電池残量があるかどうかを判断する。電池残量が不足している場合には、ステップＳ１６の処理に進み、電池残量が不足していない場合には、ステップＳ１９の処理に進む。

（ステップＳ１６）
送信出力決定部１５は、消費電力を低減させる周辺回路抑制信号１６を、無線通信に関係のない周辺回路に送信する。

（ステップＳ１７）
送信出力決定部１５は、無線通信に関係のない周辺回路の消費電力を減らした結果、再度、パケット送信ができるだけの電池残量があるかどうかを判断する。なお、電池残量が不足している場合には、ステップＳ１８の処理に進み、電池残量が不足していない場合には、ステップＳ１９の処理に進む。

（ステップＳ１８）
送信出力決定部１５は、ステップＳ１４で検出した電池残量に基づいて、送信出力レベル、及びパケットの通信速度を調整する。通信速度の調整は、通信速度を落とすと受信感度がよくなる特性を利用して、送信出力レベルが弱くても通信できる通信速度に落とす。通信速度の低減は、必要のない場合には、行わなくてもよい。送信出力変更部１２は、送信出力決定部１５が、電池残量に基づいて低減した送信出力、及び通信速度の設定を、無線部１１に設定する。

（ステップＳ１９）
送信出力変更部１２は、送信出力決定部１５が決定した送信出力を、無線部１１に設定する。

（ステップＳ２０）
無線部１１は、ステップＳ１８で電池残量に基づいて低減された送信出力、及び通信速度の設定、又は、ステップＳ１８で設定された送信出力で、パケットを送信する。

次に、本実施形態の無線デバイスが、パケット送信状態である場合の送信消費電力抑制方法について説明する。図６は、本発明の実施形態の無線デバイスのパケット送信状態における送信消費電力抑制方法のフローチャートの例である。

（ステップＳ３１）
送信出力決定部１５は、前回パケットを送信してから、所定の時間以内であるかを判断する。この所定の時間（例えば、３分）は、当業者が、適宜、適切な時間に設定することができる。前回パケットを送信してから、所定の時間以内である場合には、ステップＳ３２の処理に進み、前回パケットを送信してから、所定の時間以内でない場合には、ステップＳ３３に進む。

（ステップＳ３２）
送信出力決定部１５は、送信出力を、前回パケットを送信した際の送信出力に決定する。無線部１１は、送信出力決定部１５が決定した送信出力でパケットを送信する。

（ステップＳ３３）
送信出力決定部１５は、現時点の電池残量で送信可能な出力を決定する。無線部１１は、送信出力決定部１５が決定した送信出力でパケットを送信する。

（ステップＳ３４）
送信出力決定部１５は、受信側の無線デバイスから応答パケットを受信したかどうかを確認する。応答パケットを受信した場合には、ステップＳ４２の処理に進み、応答パケットを受信していない場合には、ステップＳ３５の処理に進む。

（ステップＳ３５）
送信出力決定部１５は、電池残量検出部１７が検出した電池残量を参照し、パケット送信ができるだけの電池残量があるかどうかを判断する。電池残量が不足している場合には、ステップＳ３８の処理に進み、電池残量が不足していない場合には、ステップＳ３６の処理に進む。

（ステップＳ３６）
送信出力決定部１５は、現時点の電池残量で送信可能な出力を決定する。無線部１１は、送信出力決定部１５が決定した送信出力でパケットを送信する。

（ステップＳ３７）
送信出力決定部１５は、受信側の無線デバイスから応答パケットを受信したかどうかを確認する。応答パケットを受信した場合には、ステップＳ４２の処理に進み、応答パケットを受信していない場合には、ステップＳ３８の処理に進む。

（ステップＳ３８）
送信出力決定部１５は、消費電力を低減させる周辺回路抑制信号１６を、無線通信に関係のない周辺回路に送信する。

（ステップＳ３９）
送信出力決定部１５は、電池残量検出部１７が検出した電池残量を参照し、パケット送信ができるだけの電池残量があるかどうかを判断する。なお、電池残量が不足している場合には、ステップＳ４０の処理に進み、電池残量が不足していない場合には、ステップＳ４１の処理に進む。

（ステップＳ４０）
送信出力決定部１５は、送信出力レベル、及びパケットの通信速度を調整する。通信速度の調整は、通信速度を落とすと受信感度がよくなる特性を利用して、送信出力レベルが弱くても通信できる通信速度に落とす。通信速度の低減は、必要のない場合には、行わなくてもよい。送信出力変更部１２は、送信出力決定部１５が、電池残量に基づいて低減した送信出力、及び通信速度の設定を、無線部１１に設定する。

（ステップＳ４１）
無線部１１は、パケットを送信する。

（ステップＳ４２）
送信出力決定部１５は、図３のステップＳ１２と同様にして、通信相手の無線デバイスから受信したパケットから、通信能力状態情報を取得する。

（ステップＳ４３）
送信出力決定部１５は、図３のステップＳ１３と同様にして、無線部１１の送信出力を決定する。

本発明の実施形態によれば、送信側の無線デバイスの通信能力の状態を、受信側の無線デバイスで把握することができる。そのため、受信側の無線デバイスは、パケット送信時に適切な送信出力レベルを容易、かつ正確に制御することができる。これにより、パケット送信に使用する消費電力を抑えながら、消費電力低減動作によるパケット送信失敗回数を減らすことができる。

以上、本発明の実施の形態が添付の図面を参照することにより説明された。但し、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で当業者により適宜変更され得る。

１０ 通信ブロック
１１ 無線部
１２ 送信出力変更部
１３ 受信強度記憶部
１４ 通信プロトコルスタック部
１５ 送信出力決定部
１６ 周辺回路抑制信号
１７ 電池残量検出部
１８ 電池
２０ 送信出力情報
２１ 送信アンテナ利得情報
２２ 受信アンテナ利得情報
２３ ケーブル損失情報
２４ 受信感度情報

Claims (6)

1. 電池駆動の無線デバイスであって、
   パケットを送受信する無線部と、
   前記無線部の受信強度を定期的に記憶する受信強度記憶部と、
   前記パケットを処理する通信プロトコルスタック部と、ここで、前記通信プロトコルスタック部は、送信する前記パケットに通信能力状態情報を挿入し、
   前記受信強度、及び受信した前記パケットに含まれる通信相手側の前記無線デバイスの前記通信能力状態情報に基づいて、前記無線部の送信出力を決定する送信出力決定部と、
   前記無線部の前記送信出力を、前記送信出力決定部が決定した前記送信出力に変更する送信出力変更部と
   を備える無線デバイス。
2. 前記通信能力状態情報は、
   送信出力情報、送信アンテナ利得情報、受信アンテナ利得情報、ケーブル損失情報及び受信感度情報
   を有する請求項１に記載の無線デバイス。
3. 前記無線デバイスは、
   電池残量を検出する電池残量検出部を更に備え、
   前記送信出力決定部は、
   前記送信出力でパケットを送信するための前記電池残量が不足している場合には、消費電力を低減させる周辺回路抑制信号を、無線通信に関係のない周辺回路に送信し、
   なお、前記送信出力でパケットを送信するための前記電池残量が不足している場合には、前記送信出力の低減、及び低減した前記送信出力に応じたパケットの送信速度に落とす設定を前記無線部に行う
   請求項１又は２に記載の無線デバイス。
4. 電池駆動の無線デバイスの送信消費電力抑制方法であって、
   受信強度記憶部が、無線部の受信強度を定期的に記憶するステップと、
   送信出力決定部が、前記受信強度、及び受信したパケットに含まれる通信相手側の前記無線デバイスの通信能力状態情報に基づいて、無線部の送信出力を決定するステップと、
   送信出力変更部が、前記無線部の前記送信出力を、前記送信出力決定部が決定した前記送信出力に変更するステップと、
   無線部が、前記送信出力変更部が変更した前記送信出力でパケットを送信するステップと
   を含む送信消費電力抑制方法。
5. 電池残量検出部が、電池残量を検出するステップと、
   送信出力決定部が、前記送信出力でパケットを送信するための前記電池残量が不足している場合には、消費電力を低減させる周辺回路抑制信号を、無線通信に関係のない周辺回路に送信するステップと、
   送信出力決定部が、なお、前記送信出力でパケットを送信するための前記電池残量が不足している場合には、前記送信出力の低減、及び低減した前記送信出力に応じたパケットの送信速度に落とす設定を前記無線部に行うステップと
   を更に含む請求項４に記載の送信消費電力抑制方法。
6. 請求項４又は５に記載の送信消費電力抑制方法をＣＰＵに実行させるためのプログラム。

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