JP2007019773A - 送信装置、受信装置及びそれらを備えた通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＩＥＥＥ８０２．１１規格に代表されるパケット通信システムとの互換性を保ちつつ、低消費電力化が図れるようにする。
【解決手段】 通信装置では、送信動作時は、ＭＡＣ層処理部２のフレーム情報生成手段１２において、パケット内の物理層情報部に引き続くＭＡＣ層のプロトコル用のヘッダ内のＩＢＳＳ−ＩＤの代わりに、前記ヘッダのＩＢＳＳ−ＩＤの直前までのデータに対してのエラー検出コードを付加してＭＡＣ層情報部を生成し、送信部７において変調し、物理層情報部と共に、送受信アンテナ５から送り出す。受信動作時、送受信用アンテナ５からの信号が、受信部６で復調され、フレーム情報取得手段８でＭＡＣ層の信号解析が行われ、受信エラーコードと算出エラーコードを比較する。動作状態制御手段９が、その内容により省電力制御を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、有線無線を問わずデータをパケット化して相互通信を行う送信装置、受信装置及びそれらを備えた通信装置に関する。

通信ネットワークの発達に伴い、携帯電話等に代表される携帯無線端末の高機能化が求められている。しかしながら、この携帯無線端末の高機能化は、消費電力の増加をもたらし、駆動時間を短くすると言う問題点を発生させていた。この問題は、小型軽量、且つ大容量化のバッテリーが得られれば解決されるが、そのようなバッテリーはまだ得られていない。この為、携帯無線端末の駆動時間を長くする為に、端末の省電力化は必須となっている。

一般に端末で採用される省電力化技術は、
（１）信号処理等に使用する回路自体の消費電力を低下させる方法、
（２）ノート型のパーソナルコンピュータ等で使用されている、必要な時のみ動作させ、それ以外の時は動作を休止するスリープ状態を使用する方法、
の２つに大別される。

方法（１）の省電力化は、無線通信方式を問わずに、端末のみで可能であるが、方法（２）の省電力化は、無線通信方式のプロトコルに準拠する必要がある。ここで代表的な無線ＬＡＮの通信方式の例として、ＩＥＥＥ８０２標準化委員会のワーキンググループ１１（ＩＥＥＥ８０２．１１以下８０２．１１と呼ぶ）について図７から図９を用いて説明する。

図９は８０２．１１規格のフレーム構造の説明図であり、図１０は従来の通信装置のブロック図であり、図１１は通信装置が８０２．１１規格により送信する際のフローチャートであり、図１２は通信装置が８０２．１１規格により受信する際のフローチャートである。

図９において、８０２．１１規格で制定されている１対１端末間通信（以下アドホックモードと呼ぶ）時における物理層用の情報部とその上位の媒体アクセス制御（Media Access Control、以下ＭＡＣと呼ぶ）層用の情報部からなるパケットの構造と端末の受信動作を説明する。

まず物理層の同期のためのプリアンブル１０１があり、次にＳＦＤ１０２と呼ばれるフレーム開始フラグがあり、次にＰＬＣＰヘッダ１０３と呼ばれる物理層用のパケット取り扱い情報が続いている。ＰＬＣＰヘッダ１０３には、物理層の種類、ＭＡＣ層情報部のシンボルレート、ＭＡＣ層情報部のシンボル数が入っている。また、ＰＬＣＰヘッダ１０３の直後にはエラー検出コードとしてＣＲＣ１６（１０４）が付加されている。以上をまとめて物理層情報部と称する。

ＰＬＣＰヘッダ１０３とＣＲＣ１６（１０４）の後からはＭＡＣ層情報部が続く。その先頭にはＭＡＣ層用のヘッダ１０５が格納されており、その後にＭＡＣ層のデータ１０６が続き、最後はＭＡＣ層のヘッダ１０５とデータ１０６を対象としたエラー検出コードとしてＣＲＣ３２（１０７）が付加されている。前記ＭＡＣ層のヘッダ１０５中にはＭＡＣ層のためのパケット取り扱い情報、特にフレーム制御情報１０８、パケット持続時間１０９、宛先アドレス１１０、送信元アドレス１１１、独立基本サービスセット識別子（複数台の端末で構成されるネットワークの識別子、以下ＩＢＳＳ−ＩＤと呼ぶ）１１２、及びシーケンス制御情報１１３が格納されている。

さて、このフレーム構造のデータを送受信する通信装置は、図１０に示すように、送受信用アンテナ２０５、送受信切り換え部２１１、物理層処理部２０１、ＭＡＣ層処理部２０２から構成されている。物理層処理部２０１は、受信部２０６と送信部２１０７を備えている。

この通信装置の送信動作における各部の動作を図１２のフローチャートに従って説明する。
ステップＳ１０１で、ＭＡＣ層処理部２０２は宛先の端末へ送信するＭＡＣ層データ１０６を準備する。
ステップＳ１０２で、ＭＡＣ層処理部２０２はフレーム制御情報１０８、パケット持続時間１０９、宛先アドレス１１０と送信元アドレス１１１を準備する。
ステップＳ１０３でＭＡＣ層処理部２０２はＩＢＳＳ−ＩＤを準備する。
ステップＳ１０４でＭＡＣ層処理部２０２はシーケンス制御情報１１３を準備する。

ステップＳ１０５でＭＡＣ層処理部２０２において、上記ステップＳ１０１からステップＳ１０４で準備したデータに関するＣＲＣ３２（１０７）を算出し、ＭＡＣ層処理部２０２はＭＡＣ層ヘッダ１０５、ＭＡＣ層データ１０６とＣＲＣ３２（１０７）をデータバス２０３を介して送信部２０７へ伝送する。
ステップＳ１０６で送信部２０７は、プリアンブル１０１、ＳＦＤ１０３とＰＬＣＰヘッダ１０３を準備する。

ステップＳ１０７で送信部２０８は、ステップＳ１０６で準備されたデータに関するＣＲＣ１６（１２０４）を算出する。ここまでで図７に示すパケットが作成される。
ステップＳ１０８で送信部２０７はステップＳ１０５で伝送されてきたＭＡＣ層ヘッダ１０５、ＭＡＣ層データ１０６、ＣＲＣ３２（１０７）の先頭に、プリアンブル１０１、ＳＦＤ１０３とＰＬＣＰヘッダ１０３とＣＲＣ１６（１０４）を付加し変調を行う。そして変調されたデータはデータバス２０３、送受信切替部２１１を経由して送受信用アンテナ２０５から送出される。

この通信装置の受信動作における各部の動作を図１２のフローチャートに従って説明する。
ステップＳ２０１で、送受信用アンテナ２０５から受信したデータを送受信切り換え部２１１が物理層処理部２０１の受信部２０６にデータバス２０３を介して送り、受信部２０６はデータの物理層用情報部を受信し、受信したプリアンブル１０１、ＳＦＤ１０２、ＰＬＣＰヘッダ１０３からＣＲＣ１６を算出する。ステップＳ２０２で算出されたＣＲＣ１６と受信したＣＲＣ１６（１０４）を比較する。一致すれば、ステップＳ２０４に進み、フレームの続きを受信する。一致しなければ、ステップＳ２０３に進みそのフレームの続きは受信せず、ＭＡＣ層などの上位の層へはエラーを報告する。

ステップＳ２０４からステップＳ２０８で受信部２０６は、図９に示すフレーム制御情報１０８、パケット持続時間１０９、宛先アドレス１１０、送信元アドレス１１１、ＩＢＳＳ−ＩＤ１１２、シーケンス制御情報１２１３、ＭＡＣ層データ１２０６を受信し、ＭＡＣ層処理部２１０２へデータバス２０３を介して送る。

ＭＡＣ層処理部２０２では、受信部２０６から送られてきたシンボルの先頭にあるＭＡＣ層のヘッダ中からフレーム制御情報１０８、パケット持続時間１０９、宛先アドレス１１０、送信元アドレス１１１、ＩＢＳＳ−ＩＤ１１２、シーケンス制御情報１１３を取り出しておく。

ステップＳ２０９でＭＡＣ層処理部２０２は、受信したフレーム制御情報１０８、パケット持続時間１０９、宛先アドレス１１０、送信元アドレス１１１、ＩＢＳＳ−ＩＤ１１２、シーケンス制御情報１１３、ＭＡＣ層データ１０６から算出したＣＲＣ３２と受信したＣＲＣ３２（１０７）を比較し、ＣＲＣ３２の検査でエラーであればステップＳ２１０に進みフレームを破棄する。ＣＲＣ３２のチェックでエラーが無かった事が判明した場合には、先に取り出してある制御情報や宛先アドレスが有効なものである事が判り、ステップＳ２１１に進む。

ステップＳ２１１ではＭＡＣ層処理部２０２は、このパケットが自分にとって受け入れ可能な種類のものであり、かつ前記パケットが自分宛であることを判定し、ＭＡＣ層用のデータ部にあったシンボルを処理して、一つのフレームの受信を終了する。ＭＡＣ層処理部２０２は、上記のパケットが自分宛でない場合や、受け入れ可能な種類でない場合には、ステップＳ２１２に進みそのフレームを廃棄する。

これまで説明した８０２．１１で標準化されているフレーム構造を使用して、消費電力の削減を図った例として特許文献１が存在する。この特許文献１のフレーム構造を図１３に示す。図１３の構造は、ＭＡＣ層ヘッダ３０５以外の部分は図７の構造と同じであり、ＭＡＣ層ヘッダ３０５では、図９の８０２．１１規格と比較して余分にエラー検出コード３２１４を付け足している。

特許文献１の例では、上位層ヘッダ（図９のＭＡＣ層ヘッダに相当）３０５に格納された宛先アドレス３１０から自端末宛てのデータの有無を判定し、宛先アドレス３１０に含まれる宛先に自端末がない場合は、そのフレームでは受信を中止し、該フレームの次フレームの開始時刻まで電源投入を行わないことで、受信部の消費電力の低下を図っている。
特開２０００−２６１４６２号公報

しかしながら、特許文献１の例では、８０２．１１規格と比較して余分にエラー検出コード３２１４を付け足しているため、現在消費者が一般に手に入れられる８０２．１１規格を使用する通信機器とは互換性がなく、互いに通信する事が出来ない。

そこで、本発明の目的は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に代表されるパケット通信システムとの互換性を保ちつつ、低消費電力化が図れる送信装置、受信装置及びそれらを備えた通信装置を提供することにある。

本発明は、 送信すべき情報をパケット化して相互通信を行うパケット通信システムにおいて、パケット内のパケット内の物理層用情報格納部の後に、物理層より上位の層のプロトコル用のヘッダを配置し、前記ヘッダの末尾に前記ヘッダに対してのエラー検出コードを付加して、信号を送信する送信装置であって、
媒体アクセス制御層データ部に関する制御情報を伝達する媒体アクセス制御層ヘッダ部に含まれ、複数の端末で構成されるネットワークの識別子である独立基本サービスセット識別子が割り当てられている時間領域に、前記媒体アクセス制御ヘッダ部のエラーを検出するためのエラー検出コードを算出して割り当て、フレームを生成するフレーム情報生成手段と、前記エラー検出コードを含む信号を送信する送信手段とを備えることを特徴とする。

前記送信装置において、前記エラー検出コードは、前記媒体アクセス制御層ヘッダ部に含まれる、媒体アクセス制御層データ部のフレーム制御情報、媒体アクセス制御層データ部のパケット持続時間、宛先アドレス、及び送信元アドレスに関するエラーを検出するための符号であり、前記フレーム情報生成手段は、前記フレーム制御情報と、前記パケット持続時間と、前記宛先アドレスと、及前記送信元アドレスとに関する情報から前記エラー検出コードを算出することを特徴とする。

また、前記送信装置において、前記エラー検出コードは、エラー訂正符号であることを特徴とする。

また、本発明は、送信すべき情報をパケット化して相互通信を行うパケット通信システムにおいて、パケット内のパケット内の物理層用情報格納部の後に、物理層より上位の層のプロトコル用のヘッダを配置し、前記ヘッダの末尾に前記ヘッダに対してのエラー検出コードを付加して、信号を受信する受信装置であって、
媒体アクセス制御層データ部に関する制御情報を伝達する媒体アクセス制御層ヘッダ部に含まれ、複数の端末で構成されるネットワークの識別子である独立基本サービスセット識別子が割り当てられている時間領域に、前記媒体アクセス制御ヘッダ部のエラーを検出するためのエラー検出コードを割り当てられたフレーム構造の信号を受信する受信手段と、前記受信した信号から前記エラー検出コードを算出し、前記受信手段が受信したエラーコードと前記算出エラーコードを比較して、該受信エラーコードと算出エラーコードが一致するか否かを判定する判定手段と、一致しない場合には、前記エラーコード受信以降に到来する情報の受信を停止する制御手段とを備えることを特徴とする。

前記受信装置において、前記エラー検出コードは、前記媒体アクセス制御層ヘッダ部に含まれる、媒体アクセス制御層データ部のフレーム制御情報、媒体アクセス制御層データ部のパケット持続時間、宛先アドレス、及び送信元アドレスに関するエラーを検出するための符号であり、前記判定手段は、前記フレーム制御情報と、前記パケット持続時間と、前記宛先アドレスと、及前記送信元アドレスとに関する情報から前記エラー検出コードを算出することを特徴とする。

また、前記受信装置において、前記エラー検出コードは、エラー訂正符号であることを特徴とする。

また、前記受信装置において、前記判定手段は、前記受信した宛先アドレスが、自分宛であるか否かを判定し、前記制御手段は、宛先アドレスが自分宛でない場合は、前記エラーコード受信以降に到来する情報の受信を停止しすることを特徴とする。

また、前記受信装置において、前記制御手段は、受信停止状態を少なくとも次のフレームが到来するまで持続することを特徴とする。

また、本発明は、前記送信装置と、前記受信装置とから構成されることを特徴とする通信装置である。

また、前記通信装置において、
通信相手が、前記受信装置か否かを判定するために、前記送信装置により調査パケットを送信してもよいし、
前記受信装置により前記調査パケットを受信し、前記送信装置により前記パケットを受け入れ可能であれば応答パケットを送信してもよいし、
前記送信装置により前記調査パケットを送信し、前記受信装置に送信相手端末から応答パケットが受信されればその後、独立基本サービスセット識別子が割り当てられている時間領域に、前記媒体アクセス制御ヘッダ部のエラーを検出するためのエラー検出コードを割り当てられたフレーム構造のパケットを送信してもよい。

本発明は、８０２．１１規格に準じた無線媒体を用い送信すべきデータをパケット化して相互通信をアドホックモードにて行う無線パケット通信システムであって、パケット内の物理層用の情報部に引き続くＭＡＣ層のプロトコル用のヘッダ内のＩＢＳＳ−ＩＤの代わりに、前記ヘッダのＩＢＳＳ−ＩＤの直前までのデータに対してのエラー検出コードを付加する。そしてパケット受信時に物理層の上位層のプロトコルが前記ヘッダ内にあるアドレス及び制御情報を検査し、かつ、前記エラー検出コードによって当該アドレス及び制御情報が有効である事を確認し、かつ、そのアドレスが自分宛で無いかまたは自分に受け入れ可能な制御情報でない事が判明した時に、受信部に対して省電力動作状態への移行指示を送るようにしている。

また、本発明は、ＭＡＣ層用ヘッダに付加されたエラー検出コードによって前記ヘッダが無効である事を確認した場合に、受信部に対して省電力動作状態への移行指示を送るようにしている。

本発明によれば、ＭＡＣ層のヘッダに付加されたエラー検出コードまでを読み込んだ時点で、前記ヘッダ内にある情報が有効なものかエラーによって無効なものなのかの判断が可能となり、不要もしくは無効なパケットであれば、その時点で受信部に対して省電力動作状態への移行指示を出すことができ、以後は物理層、ＭＡＣ層共に次のパケットまでは低消費電力状態を維持できるので、大幅な消費電力削減が可能となり、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に代表されるパケット通信システムとの互換性を保ちつつ、低消費電力化が図れる通信機装置が可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
ここで、単語の定義として、
・アクティブ動作状態：連続送信あるいは連続受信を行うための動作状態、
・省電力動作状態：送信・受信する必要がない場合に、各モジュールの電源を停止する、あるいは動作周波数を低くする、あるいは電源電圧や電流を小さくする等の方法で電力消費を抑える動作状態、
とする。

また、本実施の形態の説明においては、次の２つの理由で８０２．１１規格のアドホックモードに沿った記述をしている。
（１）８０２．１１規格ではＩＢＳＳ−ＩＤは常に同じ値であるのに対して、本発明により置き換えるエラー検出コードは、値がフレームごとにほぼ常に変動してしまう。そのため、不特定多数の端末が通信するインフラモードでは、単純に置き換えただけでは通信できなくなってしまう。これに対して、一対一の通信であるアドホックモードではＩＢＳＳ−ＩＤは、互いに通信する端同士で同じ値を有していれば良い。さらにフレームごとに値が変動してもエラーが検出されない限り、エラー検出コードは同じ値であるということを考えるとアドホックモードを利用する事は都合がよい。
（２）ネットワークの識別は、ＭＡＣ層ヘッダ内の宛先アドレスと送信元アドレスにより判断する事が可能であるので、これらで代用することができるので都合がよい。
したがって本発明は８０２．１１規格アドホックモードに限ったものではなく、同様のフレーム構造を有する通信形態であれば適用可能であることは言うまでもない。

さて、図１は本発明におけるパケット通信システムの実施の形態を示すブロック図である。本発明におけるパケット通信システムは、その構成を大別すると、物理層処理部１、ＭＡＣ層処理部２、物理層とＭＡＣ層間のデータバス３、ＭＡＣ層からの物理層制御線４、送受信用アンテナ５、送受信切替部１１から構成される。物理層処理部１は、受信部６と送信部７を備える。ＭＡＣ層処理部２は、フレーム情報取得手段８、動作状態制御手段９、フレーム情報伝達線１０、フレーム情報生成手段１２、フレーム情報判定手段１３を備える。

図２は本発明のパケット構造図である。ほとんどの部分は図９と同じであり、符号１０１〜１０７は、符号２１〜２７に対応し、符号１０８〜１１１及び１１３は符号２８〜３１及び３３に対応する。変更部分は、ＭＡＣ層ヘッダ１０５のＩＢＳＳ−ＩＤ１１２の代わりに付加された直前までのＭＡＣ層ヘッダ用エラー検出コード３２である。ＩＢＳＳ−ＩＤ１１２は、例えば“ＣＢＡ００４３２１０ＦＥ”（１６進数）のような４８ｂｉｔの値であり、エラー検出コード３２は、ＣＲＣ４８を採用すれば、例えば“９Ａ５Ｃ０７１２ＢＢＦ７”（１６進数）のような４８ｂｉｔの値となり、置き換えが可能である。

以下に、図１の通信装置の動作概略を説明する。
この通信装置において、送信動作時は、ＭＡＣ層処理部２のフレーム情報生成手段１２において、上記の図２のフレーム構造を有するＭＡＣ層情報部を生成し、送信部７において変調され、物理層情報部と共に送信データとして、送受信アンテナ５から送り出される。

受信動作時、送受信用アンテナ５から受け取った信号（図２のフレーム構造の信号）が、送受信切替部１１を経由し物理層処理部１内の受信部０６へ送られる。信号は受信部６で復調され、ＭＡＣ層情報部が、順次ＭＡＣ層処理部１０２へ送られる。フレーム情報取得手段１０８でＭＡＣ層ヘッダ３０５を抽出して、フレーム情報判定手段１１３に送り、そこで信号解析が行われ、受信したエラーコードと算出したエラーコードを比較し、一致不一致を判定する。フレーム情報取得手段８で取得したヘッダの各情報はフレーム情報伝達線１０を経由して動作状態制御手段９に送られ、また、フレーム情報判定手段１３から判定結果が動作状態制御手段９に送られ、その内容により各部の省電力制御が行われる。また、受信部６から出力されたＭＡＣ層データ２６は必要に応じてさらに上位の層の処理部に送られる。

図１は、受信部と送信部が一体化された通信機器として説明を行っているが、受信部のみを備える受信装置、または送信部のみを備える送信装置のように、一体化されていなくても良い。

次に、図１の通信装置の省電力動作を含む詳細な動作説明を行う。
送信時動作では、ＭＡＣ層処理部２のフレーム情報生成手段１２において、受信時とは逆に送信するフレーム制御情報８、パケット持続時間２９、宛先アドレス３０、送信元アドレス３１からエラー検出コード３２を算出してＭＡＣ層情報部のフレーム構造を生成し、送信部７へ送り出す。ＭＡＣ層情報部は、送信部７において変調され、物理層情報部と共に送信データとして、送受信切替部１１を経由し送受信アンテナ５から送り出される。自端末がデータを送信するとき以外は、動作状態制御手段９から送信部７へ省電力動作状態に移行するよう指示を送れば消費電力の削減が可能となる。

図３は本発明のパケット構造を送信する際のフローチャート図である。ほとんどの部分は図１１と同じであり、ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ４〜Ｓ８は、ステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０４〜Ｓ１０８に対応する。

図３と図１１の異なる部分は、従来技術でステップＳ１０３でＩＢＳＳ−ＩＤ１１２が準備されたのに対し、本発明ではＳ１０３で直前までのＭＡＣ層ヘッダ用エラー検出コード３２を算出し準備することである。その後、ステップＳ１０４からステップＳ１０７で従来技術同様にデータを準備し、図２に示すパケットを作成しステップＳ１０８で送出する。

次に、受信動作について説明する。
図４は本発明のパケットを受信する際の通信装置の各部の動作を示すフローチャートである。

ステップＳ１１において、受信動作時、送受信用アンテナ５から受け取った信号が送受信切替部１１を経由し物理層処理部１内の受信部６へ送られる。パケットの受信にあたっては、ステップＳ１２のＣＲＣ１６による物理層ヘッダのエラー検出までは８０２．１１規格の技術と同じである。ＣＲＣ１６検査でエラーが検出されなければ、ステップＳ１４に進み受信部６はＭＡＣ層ヘッダ２５の復調を開始し、得られたシンボルを順次ＭＡＣ層処理部２へ転送する。

ステップＳ１４にてＭＡＣ層処理部２のフレーム情報取得手段８は、物理層から送られてきたシンボルの先頭にあるＭＡＣ層のヘッダ中からフレーム制御情報２８、パケット持続時間２９、宛先アドレス３０、送信元アドレス３１を受け取る。

ステップＳ１６にて、ＭＡＣ層内のフレーム情報取得手段８はフレーム制御情報２８、パケット持続時間２９、宛先アドレス３０、送信元アドレス３１のエラー検出コードを算出する。次にフレーム情報判定手段１３は受信したエラー検出コード３２と前記算出していたエラー検出コードを比較し、一致不一致を判定する。判定の結果、上記２つのエラー検出コードが一致しなければ、前記エラー検出コード３２より前のＭＡＣ層ヘッダは伝送経路の途中のどこかで発生したエラーによって壊れていることが判るので、ステップＳ１７に進み動作状態制御手段９は受信部６やフレーム情報取得手段８に対して受信を中止して、低消費電力状態へ移行するように指示を出す事ができる。

ステップＳ１６で比較の結果、上記２つのエラー検出コードが、一致すればＭＡＣ層ヘッダ２５にはエラーが無かった事が判るので、前記ヘッダから抽出した各種情報も正しいものであることが保証される。そこで、ステップＳ１８に進み前記各種情報を用いた判定段階へ移行する。

前記ヘッダから既に制御情報、パケット持続時間及び宛先アドレス等の情報がフレーム情報取得手段８により抽出さている。フレーム情報判定手段１３は、ステップＳ１９にてその中の宛先アドレス３０を検査し、自分宛のパケットであるか判定する。判定結果は動作状態制御手段９に伝えられ、動作状態制御手段９は、自分宛であれば受信を続けるよう受信部６に指示を出し、ステップＳ２０に進む。

しかし、宛先アドレス３０が自分を指していない場合には、これ以上受信を続けても意味はないので、ステップＳ１９に進み動作状態制御手段９は受信部６やフレーム情報取得手段１０に対して受信を中止して、低消費電力状態へ移行するように指示を出す。
また、制御情報からパケットが自分に関係のない事が判った場合にも、これ以上受信を続けても意味はないので、ステップＳ１９に進み受信部６やフレーム情報取得手段１０に対して受信を中止して、低消費電力状態へ移行するように指示を出す。

なお、フレーム制御情報２８や宛先アドレス３０によって、受信中のパケットがブロードキャスト用のものである事が判明すれば、受信を継続しなくてはならない場合もある。さらに、上記中で使用されているＭＡＣ層ヘッダ用のエラー検出コード３２は既存のＣＲＣが流用可能であるが、他の検査符号を用いてもよい。また、リードソロモン符号のようなエラー訂正符号を用いれば、エラーを訂正することができるため、同じデータを再び送ってもらって受信する必要がなくなり、より電力消費が減る。

エラー訂正符号が、ハミング符号、ＢＣＨ符号、リードソロモン符号などのブロック符号の場合、前記のようにＩＢＳＳ−ＩＤの代わりに同じバイト数のブロック符号を挿入すればよい。
またエラー訂正符号が、ビタビアルゴリズム、パンクチャードターボ符号などの畳み込み符号を利用する場合は、フレーム制御情報２８、パケット持続時間２９、宛先アドレス３０、送信元アドレス３１をまとめて畳み込み符号化する。その際に必要な冗長ビットはエラー検出コード３２の領域を使用する。
エラー訂正処理はフレーム情報判定手段１３にて行われる。

ステップＳ１８での判定の結果、自分宛であれば、引き続きステップＳ２２まで進む。ステップＳ２３にて、フレーム情報判定手段１３は受信したＭＡＣ層ヘッダ２５とＭＡＣ層データ２６から算出したＣＲＣ３２と受信したＣＲＣ３２（２７）を比較し、両者が一致すれば受信データを有効と判断し、このフレームを終了する。一致しなければステップＳ２４に進み、このフレームを破棄する。受信時の動作については以上である。

本発明の機能を有した機器が、該機能を有していない８０２．１１規格の機器と通信する必要がある場合は、図２のフレーム中にエラー検出コード３２ではなくユーザが取り決めたＩＢＳＳ−ＩＤを付加できるようにしておけば良い。

次に、８０２．１１規格に準拠した通信方式から本発明の通信方式へ切り替わる手順について図５を用いて説明する。
複数の機器が互いに通信を開始する。それらの機器は始めはステップＳ３１に示すように、本発明の通信方式に対応した機器を含めて８０２．１１規格に準拠した方法で通信を行う。ここで、本発明の機能を有した機器において、設計者が設定した任意の時間の後に、前記本発明の機能を有した機器がプローブ要求を送信する。プローブ要求とは、ある端末が周辺に存在する無線機器の有無を問い合わせるために送信する調査パケットのことであり、８０２．１１規格でのフレーム構造は図９に示すものと同様である。プローブ要求を受信した端末はそれに対してプローブ応答を返すことになっている。プローブ応答とは、プローブ要求に応答することによって自身の存在を示す応答パケットである。

ただし、ここで送信する前記プローブ要求のフレーム構造は図２に示す本発明のフレーム構造である。したがって、前記プローブ要求を受信した機器が、本発明の機能を有するのであれば前記プローブ要求に対し応答を返すことが可能であるが、そうではない機器であればＩＢＳＳ-ＩＤが異なるため自分宛ではないと判断し無視することになる。ステップＳ３３ではそのプローブ応答があるか否かをフレーム情報判定手段１３が判定する。

プローブ応答があれば、フレーム情報判定手段１１３は相手機器が本発明の機能を有していると判断し、ステップＳ３４へ進み、その機器との次の通信からは本発明の通信動作へ変更する。
プローブ応答がなければ、相手機器は本発明の機能を有していないと判断されるため、ステップＳ３５へ進み、これまでどおり８０２.１１規格に準拠した通信を行う。
新しい機器が通信に参加してきた場合は、同様に本発明のフレーム構造によるプローブ要求を送信することによって、その機器が本発明の機能を有しているかどうかを判定すればよい。

以上説明したように、本発明によれば、ＭＡＣ層のヘッダに含まれたエラー検出コード３２までを読み込んだ時点で、前記ヘッダ内にある情報が有効なものかエラーによって無効化されているかの判断が可能となる。したがって、不要もしくは無効なパケットであれば、その時点で受信部６やフレーム情報取得手段８に中止の指示を出すことができ、以後は物理層処理部１、ＭＡＣ層処理部２共に次のパケットまでは低消費電力状態を維持できるので、８０２．１１規格のようにパケットの最後のＣＲＣ３２まで受信を続けていた場合に較べて、大幅な消費電力削減が可能となる。

例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格ロングフレームフォーマットにおいて、２３１２バイトのＭＡＣ層データを１Ｍｂｐｓにて受信する場合を考える（図６、図７）。８０２．１１ｂ規格による技術の場合、
（単位時間辺りの消費電力）×（フレーム持続時間）
＝２．６（Ｗ）×［１９２μｓ＋１７６μｓ＋１８５４４μｓ］
＝１３．７（μＷｈ）

これに対して本発明の場合、
（単位時間辺りの消費電力）×（フレーム持続時間）
＝２．６（Ｗ）×［１９２μｓ＋１７６μｓ］＋１．０（Ｗ）×１８５４４（μｓ）
＝５．４２（μＷｈ）
となり、本発明により、1フレームあたり消費電力を約６０．４％削減することが可能になる。
加えて、本実施の形態による無線技術では、例えば特に受信部６などは、通電する積算時間が短くなるため、製品寿命が長くなる利点もある。

さらに、エラー検出コード３１２にエラー訂正符号を用いた場合、エラー訂正が可能なフレーム数だけ再送処理が減少するため、エラー検出符号の場合よりも通信効率が上がる。したがって通信速度が上昇し、かつ送信側、受信側共に機器の消費電力が削減される。どの程度消費電力が削減されるかは、エラー訂正されたフレーム数に依存するが、その数は伝送路の状態、エラー訂正符号の種類、フレームサイズなど様々な要因により決定されるため、ここでは省略する。

それ以外の効果として、従来から既にある８０２．１１規格の無線通信を実現するためのＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）に代表されるハードウェアを変更することなしに利用できることが挙げられる。その理由は以下のとおりである。８０２．１１規格のフレーム構造では送信元アドレス、送信先アドレス、ＩＢＳＳ−ＩＤをフレームから取り出す作業は、決まった作業であり高速であるという理由から通常ハードウェアが行う。ところが送信元アドレス、送信先アドレス、ＩＢＳＳ−ＩＤの値は、機器自身あるいは機器の利用者が変更するものであるため、それら取り出した値の処理はソフトウェアで行われる。ここで本発明は、８０２．１１規格のフレーム構造のバイト数が同じという互換性を有するという特徴があるので、従来通りハードウェアで値を取り出す作業を行うことが可能である。万一、バイト数が異なれば、取り出した値がずれることにより値として正しくないという問題が発生する。したがってソフトウェアの変更だけで、従来のハードウェアをそのまま利用することができ本発明を実施できる。

また、通信開始時は８０２．１１規格に準じた通信を行い、本発明の機能を有した機器と判明した機器とのみ、本発明の通信方法を行う仕組みであるため、従来技術の機器との互換性が保たれる。したがって、従来から存在する多数の機器とも通信が可能である。

本発明の利用形態の一例を図８に示す。４１はテレビなどの電子機器である。４２はビデオレコーダやテレビチューナなどの情報格納装置である。４３は本発明の通信モジュールである。４４はアンテナである。４５は充電可能な電池である。４６はテレビなどに表示する映像やデータ等の情報である。４７はチャンネル指示、設定、要求など情報格納装置へのデータである。

電子機器４１のユーザが、見ているチャンネルを変更すると、その変更要求が本発明の通信モジュールを介して情報格納装置４２へ送られる。情報格納装置４２は送られた変更要求に対応したチャンネルの映像や音声等の情報を、該通信モジュールを介して電子機器４１へ送信する。

電子機器４１と情報格納装置４２が異なる部屋にあっても、取り付けられた本発明の通信モジュールが通信可能な距離であれば、コードの引き回しに困ることなく、電子機器４１は情報格納装置４０２に録画された映像やテレビ放送を見たり聞いたりする事ができる。電池駆動することにより該電子機器４１は、コードの制約が一切なくなる。本発明の通信モジュールの消費電力を削減する事により、電子機器４１の視聴可能時間がより長くなりユーザに利便性をもたらすことができる。

以上、本実施の形態に沿って説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではなく、種々の変形が可能であるのは言うまでもない。本実施の形態による通信技術は、無線・有線を問わず各種通信装置に応用することができる。

さらにこれまで信号伝送を行うために有線ケーブルが使用されてきた用途において、それら有線ケーブルを無線に置き換える際に課題となる電源問題に対して、本発明の低消費電力化が有効である。具体的な用途としては、パーソナルコンピュータなどのＬＡＮ、携帯電話、ＩＰ電話、ゲーム機器における通信、映像音声の伝送などがある。

本発明におけるパケット通信システムの実施の形態を示すブロック図である。 本発明のフレーム構造を説明する図である。 本発明のフレームを送信する際の動作を示すフローチャートである。 本発明のフレームを受信する際の動作を示すフローチャートである。 ８０２．１１規格準拠の通信から本発明の通信へ切り替わる際の動作を示すフローチャートである。 本発明の省電力効果を説明する為の、１フレーム受信時の８０２．１１規格技術との比較図である。 本発明の省電力効果を説明する為の、各部の消費電力である。 本発明の利用形態の一例である。 ８０２．１１規格のフレーム構造である。 従来の通信装置を示すブロック図である。 ８０２．１１規格を送信する際のフローチャートである。 ８０２．１１規格を受信する際のフローチャートである。 特許文献１で提案されているフレーム構造図である。

符号の説明

１ 物理層処理部
２ ＭＡＣ層処理部
３ データバス
４ 制御線
５ 送受信用アンテナ
６ 受信部
７ 送信部
８ フレーム情報取得手段
９ 動作状態制御手段
１０ フレーム情報伝達線
１１ 送受信切替部
１２ フレーム情報生成手段
１３ フレーム情報判定手段
２１ プリアンブル
２２ ＳＦＤ
２３ ＰＬＣＰヘッダ
２４ ＣＲＣ１６
２５ ＭＡＣ層用のヘッダ
２６ ＭＡＣ層のデータ
２７ ＣＲＣ３２
２８ フレーム制御情報
２９ パケット持続時間
３０ 宛先アドレス
３１ 送信元アドレス
３２ ＭＡＣ層ヘッダ用エラー検出コード
３３ シーケンス制御情報
４１ 映像表示装置
４２ 映像情報格納装置
４３ 本発明の通信モジュール
４４ アンテナ
４５ 電池
４６ 映像表示装置への情報
４７ 映像情報格納装置への情報
１０１ プリアンブル
１０２ ＳＦＤ
１０３ ＰＬＣＰヘッダ
１０４ ＣＲＣ１６
１０５ ＭＡＣ層用のヘッダ
１０６ ＭＡＣ層のデータ
１０７ ＣＲＣ３２
１０８ 制御情報
１０９ パケット持続時間
１１０ 宛先アドレス
１１１ 送信元アドレス
１１２ 独立基本サービスセット識別子（ＩＢＳＳ−ＩＤ）
１１３ シーケンス制御情報
３０１ プリアンブル
３０２ ＳＦＤ
３０３ ＰＬＣＰヘッダ
３０４ ＣＲＣ１６
３０５ ＭＡＣ層用のヘッダ
３０６ ＭＡＣ層のデータ
３０７ ＣＲＣ３２
３０８ 制御情報
３０９ パケット持続時間
３１０ 宛先アドレス
３１１ 送信元アドレス
３１２ 独立基本サービスセット識別子（ＩＢＳＳ−ＩＤ）
３１３ シーケンス制御情報
３１４ ＭＡＣ層ヘッダ用エラー検出コード

Claims (12)

1. 送信すべき情報をパケット化して相互通信を行うパケット通信システムにおいて、パケット内のパケット内の物理層用情報格納部の後に、物理層より上位の層のプロトコル用のヘッダを配置し、前記ヘッダの末尾に前記ヘッダに対してのエラー検出コードを付加して、信号を送信する送信装置であって、
   媒体アクセス制御層データ部に関する制御情報を伝達する媒体アクセス制御層ヘッダ部に含まれ、複数の端末で構成されるネットワークの識別子である独立基本サービスセット識別子が割り当てられている時間領域に、前記媒体アクセス制御ヘッダ部のエラーを検出するためのエラー検出コードを算出して割り当て、フレームを生成するフレーム情報生成手段と、
   前記エラー検出コードを含む信号を送信する送信手段とを備えることを特徴とする送信装置。
2. 前記エラー検出コードは、前記媒体アクセス制御層ヘッダ部に含まれる、媒体アクセス制御層データ部のフレーム制御情報、媒体アクセス制御層データ部のパケット持続時間、宛先アドレス、及び送信元アドレスに関するエラーを検出するための符号であり、
   前記フレーム情報生成手段は、前記フレーム制御情報と、前記パケット持続時間と、前記宛先アドレスと、及前記送信元アドレスとに関する情報から前記エラー検出コードを算出することを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
3. 前記エラー検出コードは、エラー訂正符号であることを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
4. 送信すべき情報をパケット化して相互通信を行うパケット通信システムにおいて、パケット内のパケット内の物理層用情報格納部の後に、物理層より上位の層のプロトコル用のヘッダを配置し、前記ヘッダの末尾に前記ヘッダに対してのエラー検出コードを付加して、信号を受信する受信装置であって、
   媒体アクセス制御層データ部に関する制御情報を伝達する媒体アクセス制御層ヘッダ部に含まれ、複数の端末で構成されるネットワークの識別子である独立基本サービスセット識別子が割り当てられている時間領域に、前記媒体アクセス制御ヘッダ部のエラーを検出するためのエラー検出コードを割り当てられたフレーム構造の信号を受信する受信手段と、
   前記受信した信号から前記エラー検出コードを算出し、前記受信手段が受信したエラーコードと前記算出エラーコードを比較して、該受信エラーコードと算出エラーコードが一致するか否かを判定する判定手段と、
   一致しない場合には、前記エラーコード受信以降に到来する情報の受信を停止する制御手段とを備えることを特徴とする受信装置。
5. 前記エラー検出コードは、前記媒体アクセス制御層ヘッダ部に含まれる、媒体アクセス制御層データ部のフレーム制御情報、媒体アクセス制御層データ部のパケット持続時間、宛先アドレス、及び送信元アドレスに関するエラーを検出するための符号であり、
   前記判定手段は、前記フレーム制御情報と、前記パケット持続時間と、前記宛先アドレスと、及前記送信元アドレスとに関する情報から前記エラー検出コードを算出することを特徴とする請求項４に記載の送信装置。
6. 前記エラー検出コードは、エラー訂正符号であることを特徴とする請求項４に記載の送信装置。
7. 前記判定手段は、前記受信した宛先アドレスが、自分宛であるか否かを判定し、
   前記制御手段は、宛先アドレスが自分宛でない場合は、前記エラーコード受信以降に到来する情報の受信を停止しすることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の受信装置。
8. 前記制御手段は、受信停止状態を少なくとも次のフレームが到来するまで持続することを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の受信装置。
9. 請求項１乃至３のいずれかに記載の送信装置と、
   請求項４乃至８のいずれかに記載の受信装置と、
   から構成されることを特徴とする通信装置。
10. 通信相手が、前記受信装置か否かを判定するために、前記送信装置により調査パケットを送信することを特徴とする請求項９に記載の通信装置。
11. 前記受信装置により前記調査パケットを受信し、前記送信装置により前記パケットを受け入れ可能であれば応答パケットを送信することを特徴とする請求項９に記載の通信装置。
12. 前記送信装置により前記調査パケットを送信し、前記受信装置に送信相手端末から応答パケットが受信されればその後、独立基本サービスセット識別子が割り当てられている時間領域に、前記媒体アクセス制御ヘッダ部のエラーを検出するためのエラー検出コードを割り当てられたフレーム構造のパケットを送信することを特徴とする請求項９に記載の通信装置。

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