JP5557340B2 - 無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、異なる周波数帯に対応した複数の通信モジュールを有する無線通信装置に関する。

高速データ通信に用いるＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）無線通信に対応した通信端末は、通信端末がＷＬＡＮ通信エリアに入った後に、スムーズにＷＬＡＮ無線通信することが要求されている。

このために、通信端末がＷＬＡＮ無線通信の困難な領域（ＷＬＡＮ通信困難能領域）に存在する場合であっても、ＷＬＡＮ無線通信するためのチップ又はモジュールの電源を入れておく必要がある。通信端末における消費電力の低減が困難となる要因の１つである。

近年では、ＷＬＡＮ無線通信に対応した通信端末に、ワイヤレスヘッドフォン、キーボード、マウスを含む周辺機器と接続するためのBluetooth（登録商標）無線システムを搭載する事例が増えている。なお、Bluetooth無線通信はＷＬＡＮ無線通信と比較して一般的に消費電流が少ない。

通信端末がＷＬＡＮ通信困難能領域に存在する場合にはBluetooth無線システムによって待ち受けしておき、かつ、ＷＬＡＮ無線通信のためのチップ又はモジュールの電源を切っておけば、通信端末における消費電力を低減できる。

特許文献１には、両無線通信システム間の切替方法については具体的には明記されていないが、両無線通信システムを用途に応じて使い分けることが開示されている。

図６は、ＷＬＡＮ無線通信及びBluetooth無線通信の双方に対応した従来の異種複合通信装置同士の通信を示す図である。図６に示すように、移動局と基地局の関係を有する異種複合通信装置５０１，５０６は、ＷＬＡＮ無線通信に対応した通信インタフェース及びBluetooth無線通信に対応した通信インタフェースの両方を含む構成である。

異種複合通信装置５０１，５０６同士は各通信インタフェースを用途に応じて使い分けることによって、ＷＬＡＮ無線通信の通信インタフェースによる消費電力を抑え、必要に応じてＷＬＡＮによる通信速度を確保して通信する。

特許文献２には、ミリ波を用いた送受信器とマイクロ波を用いた送受信器を備えた無線端末が開示されている。なお、特許文献２の記載から、ミリ波とは、３０ＧＨｚ以上、３００ＧＨｚ未満の周波数帯の電磁波である。ミリ波を用いた送受信器は、例えば５７〜６６ＧＨｚ帯を用いた電磁波の送受信回路である。

一方、マイクロ波とは、３００ＭＨｚ以上、３０ＧＨｚ未満の周波数帯の電磁波である。マイクロ波を用いた送受信器は、例えば５ＧＨｚ帯、または、２．４ＧＨｚ帯を用いた電磁波の送受信回路である。無線端末は、周波数帯の異なるミリ波とマイクロ波との無線リンクに係る相関情報を相関テーブルに格納しておき、マイクロ波を用いた通信時に得られた受信電界強度（ＲＳＳＩ）に基づいてミリ波を用いた通信の可否を判定する。

特開２００４−１１２２２５号公報 特開２０１０−１１８７７４号公報

ＷＬＡＮによって用いられる一部の周波数帯とBluetoothの周波数帯域は共通するため、特許文献２において利用される相関情報は利用価値がある。しかし、例えばＷＬＡＮとＷｉＧｉｇとでは使用される周波数帯が異なり、異なる周波数帯域間の相関情報は精度が低い。このため、使用する周波数帯が異なる通信モジュール間において効率的な連携がとれない場合があった。結果として、通信可能エリアの最大化と待ち受け時の消費電力の低減は両立が困難であった。

本発明の目的は、異なる周波数帯に対応した複数の通信モジュールが各受信状態に応じて効率的に連携可能な無線通信装置を提供することである。

本発明は、移動可能な無線通信端末及び前記無線通信端末と通信可能な無線通信装置がそれぞれ異なる通信方式に対応した複数の通信モジュールを有する無線通信システムを構成する前記無線通信装置であって、第１の通信方式を用いて通信する第１通信部と、前記第１の通信部の受信品質を測定する第１受信品質測定部と、第２の通信方式を用いて、前記第１の通信方式よりも高速通信する第２通信部と、前記第２の通信部の受信品質を測定する第２受信品質測定部と、前記第１通信部が前記無線通信端末と通信可能な状態であって、前記無線通信端末の前記第２の通信方式を用いて通信する通信部が起動されていない状態の場合、前記第１受信品質測定部が測定した受信品質がしきい値以上であれば、前記通信部の起動を指示する信号を生成する信号生成部と、前記第１通信部及び前記第２通信部が前記無線通信端末と通信可能な状態の場合、前記第１受信品質測定部が測定した受信品質に係る情報及び前記第２受信品質測定部が測定した受信品質に係る情報に基づいて、前記しきい値を設定するしきい値設定部と、を備え、前記第１通信部は、前記信号生成部が生成した信号を前記無線通信端末に送信する無線通信装置を提供する。

本発明に係る無線通信装置によれば、異なる周波数帯に対応した複数の通信モジュールが各受信状態に応じて効率的に連携できる。

一実施形態の異種複合無線通信システムを示すブロック図 アクセスポイントＡＰにおける低速通信の最高感度ＢＥＳＴｂの更新手順を示すフローチャート アクセスポイントＡＰにおける低速通信の最高感度ＢＥＳＴｂを用いた高速通信のディープスリープ解除手順を示すフローチャート 移動ステーションＳＴＡにおける低速通信の最高感度ＢＥＳＴｂを用いた高速通信のディープスリープ解除手順を示すフローチャート 受信電界強度ＲＳＳＩｂの時間変化と移動ステーションのＳＴＡ高速通信部２０３がディープスリープ状態か否かを示すグラフであり、（ａ）は従来技術であり、（ｂ）は本発明の一実施形態である ＷＬＡＮ無線通信及びBluetooth無線通信の双方に対応した従来の異種複合通信装置同士の通信を示す図

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、一実施形態の異種複合無線通信システムを示すブロック図である。図１に示すように、一実施形態の異種複合無線通信システムは、ＷｉＧｉｇを含む高速通信及びＷＬＡＮを含む低速通信の双方に対応したアクセスポイントＡＰと移動ステーションＳＴＡとを含んで構成される。

なお、高速通信によって用いられる周波数帯と低速通信によって用いられる周波数帯は異なっていても良い。また、高速通信と低速通信の組合せは特定の組合せに限定されない。すなわち、伝送速度が速いが、消費電力が大きく、通信可能エリアが狭い高速通信と、伝送速度が遅いが、消費電力が低く、通信可能エリアが広い低速通信の組合せであれば全て成立する。

アクセスポイントＡＰは、高速通信用アンテナ１０２と、ＡＰ高速通信部１０３と、高速通信ＲＳＳＩ検出部１０４と、高速通信最高感度記憶部１０５と、低速通信用アンテナ１０７と、ＡＰ低速通信部１０８と、低速通信ＲＳＳＩ検出部１０９と、低速通信最高感度記憶部１１０と、最高感度設定部１１１と、フラグ設定部１１２とを含む構成である。

また、移動ステーションＳＴＡは、高速通信用アンテナ２０２と、ＳＴＡ高速通信部２０３と、低速通信用アンテナ２０７と、ＳＴＡ低速通信部２０８と、モード切替部２０４とを含む構成である。

以下、アクセスポイントＡＰの各構成要素について説明する。

ＡＰ高速通信部１０３は、高速通信方式によって移動ステーションＳＴＡのＳＴＡ高速通信部２０３と通信する。高速通信ＲＳＳＩ検出部１０４は、ＳＴＡ高速通信部２０３からの信号の受信電界強度ＲＳＳＩａを測定する。

高速通信最高感度記憶部１０５は、高速通信ＲＳＳＩ検出部１０４が過去に測定した受信電界強度ＲＳＳＩａの中において、最も感度が良い値を最高感度ＢＥＳＴａとして記憶する。

なお、高速通信最高感度記憶部１０５は、初期値として、仕様によって定められた高速通信方式における基準感度の値を最高感度ＢＥＳＴａとして記憶する。

ＡＰ低速通信部１０８は、低速通信方式によって移動ステーションＳＴＡのＳＴＡ低速通信部２０８と通信する。また、ＡＰ低速通信部１０８は、フラグ設定部１１２が設定したディープスリープ解除フラグをＳＴＡ低速通信部２０８に送信する。ディープスリープ解除フラグは、送信信号のヘッダに設けられても、データ部に設けられても良い。

低速通信ＲＳＳＩ検出部１０９は、ＳＴＡ高速通信部２０８からの信号の受信電界強度ＲＳＳＩｂを測定する。低速通信最高感度記憶部１１０は、フラグ設定部１１２が利用するしきい値として、低速通信ＲＳＳＩ検出部１０９が測定した受信電界強度ＲＳＳＩｂ、受信電界強度ＲＳＳＩａ及び最高感度ＢＥＳＴａを用いて決定される最高感度ＢＥＳＴｂを記憶する。

なお、低速通信最高感度記憶部１１０は、初期値として、仕様によって定められた低速通信方式における基準感度の値を最高感度ＢＥＳＴｂとして記憶する。

最高感度設定部１１１は、高速通信最高感度記憶部１０５が記憶する最高感度ＢＥＳＴａ及び低速通信最高感度記憶部１１０が記憶する最高感度ＢＥＳＴｂを設定する。最高感度設定部１１１の動作の詳細について後述する。フラグ設定部１１２は、移動ステーションＳＴＡに送信するディープスリープ解除フラグを設定する。フラグ設定部１１２の動作の詳細についても後述する。

次に、移動ステーションＳＴＡの各構成要素について説明する。

ＳＴＡ高速通信部２０３は、高速通信方式によってアクセスポイントＡＰのＡＰ高速通信部１０３と通信する。ＳＴＡ低速通信部２０８は、低速通信方式によってアクセスポイントＡＰのＡＰ低速通信部１０８と通信する。

モード切替部２０４は、ＳＴＡ低速通信部２０８が受信したディープスリープ解除フラグに応じて、ＳＴＡ高速通信部２０３の動作モードを切り替える。すなわち、モード切替部２０４は、ＳＴＡ高速通信部２０３をディープスリープモード又は通常動作モードに切り替える。

なお、ＳＴＡ高速通信部２０３がディープスリープモードの場合は、高速動作する必要がないためＳＴＡ高速通信部２０３における消費電力を低減できる。

以下、アクセスポイントＡＰの最高感度設定部１１１の動作について詳細に説明する。図２は、アクセスポイントＡＰにおける低速通信の最高感度ＢＥＳＴｂの更新手順を示すフローチャートである。

図２に示すように、ＡＰ低速通信部１０８とＳＴＡ低速通信部２０８の接続が確立されている場合、最高感度設定部１１１は、ＡＰ高速通信部１０３とＳＴＡ高速通信部２０３の接続が成立したかを判断し（ステップＳ１０１）、接続が成立したと判断すればステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、高速通信ＲＳＳＩ検出部１０４は、ＳＴＡ高速通信部２０３からの信号の受信電界強度ＲＳＳＩａを測定し、最高感度設定部１１１に出力する。

最高感度設定部１１１は、受信電界強度ＲＳＳＩａが高速通信最高感度記憶部１０５に格納されている最高感度ＢＥＳＴａより小さい（ＲＳＳＩａ＜ＢＥＳＴａ）か否かを判断し（ステップＳ１０５）、ＲＳＳＩａ＜ＢＥＳＴａではステップＳ１０７に進み、ＲＳＳＩａ≧ＢＥＳＴａではステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０７では、最高感度設定部１１１は、ステップＳ１０３によって測定された受信電界強度ＲＳＳＩａを最高感度ＢＥＳＴａとして高速通信最高感度記憶部１０５に格納する。すなわち、高速通信最高感度記憶部１０５に格納される最高感度ＢＥＳＴａは、ステップＳ１０３によって測定された受信電界強度ＲＳＳＩａの値に更新される。

ステップＳ１０９では、最高感度設定部１１１は、ステップＳ１０３によって測定された受信電界強度ＲＳＳＩａと最高感度ＢＥＳＴａの差分（ＲＳＳＩａ−ＢＥＳＴａ）をリンクマージンＬＭとして算出する。なお、ステップＳ１０７によって最高感度ＢＥＳＴａが受信電界強度ＲＳＳＩａにて更新された場合、ＬＭは当然ながら０となる。

次に、低速通信ＲＳＳＩ検出部１０９は、ＳＴＡ低速通信部２０８からの信号の受信電界強度ＲＳＳＩｂを測定する（ステップＳ１１１）。

次に、最高感度設定部１１１は、受信電界強度ＲＳＳＩｂからリンクマージンＬＭを引いた値（ＲＳＳＩｂ−ＬＭ）が低速通信最高感度記憶部１１０に格納されている最高感度ＢＥＳＴｂより小さい（ＲＳＳＩｂ−ＬＭ＜ＢＥＳＴｂ）か否かを判断する（ステップＳ１１３）。

ＲＳＳＩｂ−ＬＭ＜ＢＥＳＴｂではステップＳ１１５に進み、ＲＳＳＩｂ−ＬＭ≧ＢＥＳＴｂでは最高感度ＢＥＳＴｂの更新処理を終了する。

ステップＳ１１５では、最高感度設定部１１１は、受信電界強度ＲＳＳＩｂからリンクマージンＬＭを引いた値（ＲＳＳＩｂ−ＬＭ）を最高感度ＢＥＳＴｂとして低速通信最高感度記憶部１１０に格納する。すなわち、低速通信最高感度記憶部１１０に格納される最高感度ＢＥＳＴｂは、ＲＳＳＩｂ−ＬＭの値に更新される。

以下、アクセスポイントＡＰのフラグ設定部１１２の動作について詳細に説明する。図３は、アクセスポイントＡＰにおける低速通信の最高感度ＢＥＳＴｂを用いた高速通信のディープスリープ解除手順を示すフローチャートである。

図３に示すように、ＡＰ低速通信部１０８とＳＴＡ低速通信部２０８の接続が確立されており、ＡＰ高速通信部１０３とＳＴＡ低速通信部２０３の間が未接続の場合に以下のステップを処理する。

低速通信ＲＳＳＩ検出部１０９は、ＳＴＡ低速通信部２０８からの信号の受信電界強度ＲＳＳＩｂを測定する（ステップＳ２０１）。

次に、フラグ設定部１１２は、受信電界強度ＲＳＳＩｂが低速通信最高感度記憶部１１０に格納されている最高感度ＢＥＳＴｂ以上（ＲＳＳＩｂ≧ＢＥＳＴｂ）か否かを判断する（ステップＳ２０３）。

ＲＳＳＩｂ≧ＢＥＳＴｂではステップＳ２０５に進み、ＲＳＳＩｂ＜ＢＥＳＴｂではステップＳ２０７に進む。

ステップＳ２０５では、フラグ設定部１１２は、移動ステーションＳＴＡがＳＴＡ高速通信部２０３のディープスリープモードを解除するか否かを示すディープスリープ解除フラグを立てる（ＤＳ解除フラグ←１）。

一方、ステップＳ２０７では、フラグ設定部１１２は、ディープスリープ解除フラグを立てない（ＤＳ解除フラグ←０）。

ステップＳ２０５又はＳ２０７の後、ＡＰ低速通信部１０８は、ＳＴＡ低速通信部２０８にディープスリープ解除フラグを送信する（ステップＳ２０９）。

以下、移動ステーションＳＴＡのモード切替部２０４の動作について詳細に説明する。図４は、移動ステーションＳＴＡにおける低速通信の最高感度ＢＥＳＴｂを用いた高速通信のディープスリープ解除手順を示すフローチャートである。

図４に示すように、ＳＴＡ低速通信部２０８は、ディープスリープ解除フラグを受信する（ステップＳ３０１）。

次に、モード切替部２０４は、ディープスリープ解除フラグが立っている（ＤＳ解除フラグ＝１）か否かを判断し（ステップＳ３０３）、ＤＳ解除フラグ＝１であればステップＳ３０５に進み、ＤＳ解除フラグ＝０であればステップＳ３０１に戻る。

ステップＳ３０５では、モード切替部２０４は、ＳＴＡ高速通信部２０３のディープスリープモードを解除する。ステップＳ３０５の後、モード切替部２０４は、ＳＴＡ高速通信部２０３とＡＰ高速通信部１０３の接続が成立したかを判断し（ステップＳ３０７）、接続が成立したと判断すれば解除処理を終了し、成立していないと判断すればステップＳ３０１に戻る。

以上説明したように、本実施形態によれば、ディープスリープ解除フラグの状態決定時に低速通信の受信電界強度ＲＳＳＩｂと比較されるしきい値である最高感度ＢＥＳＴｂの設定において、受信電界強度ＲＳＳＩｂから、高速通信の受信電界強度ＲＳＳＩａと高速通信の最高感度ＢＥＳＴａとの差分であるリンクマージンＬＭ（＝ＲＳＳＩａ−ＢＥＳＴａ）を差し引いた値（ＲＳＳＩｂ−ＬＭ）が、既存の最高感度ＢＥＳＴｂよりも小さい（ＲＳＳＩｂ−ＬＭ＜ＢＥＳＴｂ）場合に、最高感度ＢＥＳＴｂをＲＳＳＩｂ−ＬＭの値に更新する。

移動ステーションＳＴＡにおけるＳＴＡ高速通信部２０３のディープスリープモードを解除するためのしきい値は、高速通信及び低速通信の双方の最高感度ＢＥＳＴａ，ＢＥＳＴｂと現時点での高速通信の受信電界強度ＲＳＳＩａに応じて常時更新される。

その結果、高速通信と低速通信とによって使用される周波数帯域が異なっていても、高速通信と低速通信の各受信状態に応じて効率的な連携をとることができる。

図５は、受信電界強度ＲＳＳＩｂの時間変化と移動ステーションのＳＴＡ高速通信部２０３がディープスリープ状態か否かを示すグラフであり、（ａ）は従来技術であり、（ｂ）は本発明の一実施形態である。図５（ａ）に示すように、従来技術では、低速通信との相関から設定された、高速通信のディープスリープモードを解除するかを判定するためのしきい値が高いため、高速通信が可能なエリアにおいても高速通信モジュールはディープスリープ状態のまま変わらない場合があった。

しかし、図５（ｂ）に示すように、本実施形態において、ディープスリープ解除フラグの値を決定する場合に、受信電界強度ＲＳＳＩｂと比較されるしきい値（ＢＥＳＴｂ）は、高速通信に係るリンクマージンＬＭを差し引いたため、実力感度点近傍まで下がり、図５（ａ）に示した従来技術よりも低くなる。

したがって、従来技術では高速通信モジュールのディープスリープモードが解除されなかった状態でも本実施形態では解除される。こうして、通信可能エリアの最大化と待ち受け時の消費電力の低減の両方を実現できる。

なお、上記説明では、アクセスポイントＡＰに１つの移動ステーションＳＴＡが接続される場合を例に説明したが、アクセスポイントＡＰに複数の移動ステーションＳＴＡが接続される場合もある。しかし、各移動ステーションの受信感度実力値には差があることが多い。したがって、アクセスポイントＡＰは、各移動ステーションが保有するＭＡＣアドレスを利用して、移動ステーション毎に上記処理を行っても良い。

また、アクセスポイントＡＰは、ＲＳＳＩの代わりにＳＮＲ等の受信品質に基づいて上記処理を行っても良い。

本発明に係る無線通信装置は、異なる周波数帯に対応した複数の通信モジュールを有する無線通信装置等として有用である。

ＡＰ アクセスポイント
ＳＴＡ 移動ステーション
１０２ 高速通信用アンテナ
１０３ ＡＰ高速通信部
１０４ 高速通信ＲＳＳＩ検出部
１０５ 高速通信最高感度記憶部
１０７ 低速通信用アンテナ
１０８ ＡＰ低速通信部
１０９ 低速通信ＲＳＳＩ検出部
１１０ 低速通信最高感度記憶部
１１１ 最高感度設定部
１１２ フラグ設定部
２０２ 高速通信用アンテナ
２０３ ＳＴＡ高速通信部
２０４ モード切替部
２０７ 低速通信用アンテナ
２０８ ＳＴＡ低速通信部

Claims (5)

1. 移動可能な無線通信端末及び前記無線通信端末と通信可能な無線通信装置がそれぞれ異なる通信方式に対応した複数の通信モジュールを有する無線通信システムを構成する前記無線通信装置であって、
   第１の通信方式を用いて通信する第１通信部と、
   前記第１の通信部の受信品質を測定する第１受信品質測定部と、
   第２の通信方式を用いて、前記第１の通信方式よりも高速通信する第２通信部と、
   前記第２の通信部の受信品質を測定する第２受信品質測定部と、
   前記第１通信部が前記無線通信端末と通信可能な状態であって、前記無線通信端末の前記第２の通信方式を用いて通信する通信部が起動されていない状態の場合、前記第１受信品質測定部が測定した受信品質がしきい値以上であれば、前記通信部の起動を指示する信号を生成する信号生成部と、
   前記第１通信部及び前記第２通信部が前記無線通信端末と通信可能な状態の場合、前記第１受信品質測定部が測定した受信品質に係る情報及び前記第２受信品質測定部が測定した受信品質に係る情報に基づいて、前記しきい値を設定するしきい値設定部と、を備え、
   前記第１通信部は、前記信号生成部が生成した信号を前記無線通信端末に送信する無線通信装置。
2. 請求項１に記載の無線通信装置であって、
   前記しきい値設定部は、
   前記第１受信品質測定部が測定した現時点での受信品質の値、前記第１受信品質測定部が過去に測定した受信品質の中において最高品質の値、及びこれら２つの値の大小関係に基づいて設定されたリンクマージンと、前記第２受信品質測定部が測定した現時点での受信品質の値と、前記しきい値設定部が直近に設定したしきい値と、に基づいて、前記しきい値を再設定する無線通信装置。
3. 請求項２に記載の無線通信装置であって、
   前記しきい値設定部は、
   前記第２受信品質測定部が測定した現時点での受信品質の値から前記リンクマージンを引いた差分値が、前記しきい値設定部が直近に設定したしきい値より小さい場合、前記差分値を新たな前記しきい値として再設定する無線通信装置。
4. 請求項２又は３に記載の無線通信装置であって、
   前記しきい値及び前記第１受信品質測定部が過去に測定した受信品質の中において最高品質の値を記憶する記憶部を備えたことを特徴とする無線通信装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の無線通信装置であって、
   複数の無線通信端末が前記無線通信装置と通信可能な場合、各無線通信端末の個体識別情報に基づいて、無線通信端末毎に各動作を行うことを特徴とする無線通信装置。

Images