用于無線網(wǎng)絡(luò)中的低功率設(shè)備的方法和布置的制作方法
【專利說明】用于無線網(wǎng)絡(luò)中的低功率設(shè)備的方法和布置
【背景技術(shù)】
[0001] 實施例是在無線通信領(lǐng)域中。更特別地，實施例在新的低功率設(shè)備架構(gòu)和操作領(lǐng) 域中。
【附圖說明】
[0002] 圖1描述了包括多個通信設(shè)備的示例無線網(wǎng)絡(luò)的實施例，該多個通信設(shè)備包括多 個固定或者移動通信設(shè)備；
[0003] 圖IA描述了包括用于IMHz帶寬電氣與電子工程師協(xié)會（IEEE)802. Ilah設(shè)備的 前導(dǎo)格式的分組結(jié)構(gòu)的實施例；
[0004] 圖IB描述了在900兆赫茲（MHz)和2. 4千兆赫茲（GHz)處新的低功率架構(gòu)設(shè)備 與典型的設(shè)備之間的鏈路范圍與調(diào)制和編碼方案（MCS)比較的實施例；
[0005] 圖IC描述了使用256和1024個字節(jié)分組的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備與新的低功率架構(gòu)設(shè)備之間 的電池壽命的比較的實施例；
[0006] 圖ID描述了使用256和1024個字節(jié)分組的新的低功率架構(gòu)設(shè)備相對于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備 的電池壽命的百分比改進(jìn)的實施例；
[0007] 圖2描述了新的低功率架構(gòu)設(shè)備以生成和在無線網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送短確認(rèn)傳遞的實施 例；
[0008] 圖3A-B描述了流程圖以發(fā)送和接收指示以進(jìn)入低功率模式的實施例；
[0009] 圖4A-B描述了流程圖以使用如圖2中圖示的發(fā)送機(jī)和接收機(jī)來發(fā)送和接收通信 的實施例。
【具體實施方式】
[0010] 以下是對附圖中所描述的新穎實施例的詳細(xì)描述。但是，提供的詳細(xì)的量并非旨 在限制所描述的實施例的預(yù)期的變形；相反，權(quán)利要求和詳細(xì)描述在于覆蓋如由所附權(quán)利 要求所限定的落入本教導(dǎo)的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等價物、以及替代物。下面的詳細(xì)描 述設(shè)計用于使得這樣的實施例對于具有本領(lǐng)域普通技術(shù)的人員可理解。
[0011] 在電氣與電子工程師協(xié)會（IEEE)802. Ilah系統(tǒng)中，定義的操作帶寬是1兆赫茲 (MHz)和一組降頻的IEEE 802. Ilac帶寬，即2、4、8和16MHz，其中降頻是IOX。IMHz速 率不從IEEE 802. lln/ac帶寬中取得，并且因而這一模式被或多或少地獨立設(shè)計。與IEEE 802. Ilac設(shè)備中的最小64點FFT相比，IMHz系統(tǒng)使用32點的快速傅里葉變換（FFT)。那 32個子載波的24個將用于數(shù)據(jù)以及2個用于導(dǎo)頻。額外地，2 X重復(fù)模式被包括，其提供了 更長范圍的通信，其通過添加第二短訓(xùn)練域、第二長訓(xùn)練域、第二信號域來將符號數(shù)加倍。 并且，在眾多實施例中，再次為了低功率和/或范圍擴(kuò)展，還引入使用具有2x重復(fù)的二進(jìn)制 相移鍵控（BPSK)的低速率有效負(fù)荷模式。
[0012] 用于IEEE 802. Ilah設(shè)備的所識別的目標(biāo)應(yīng)用為室內(nèi)和室外傳感器和蜂窩卸載。 很可能是主要的應(yīng)用將是傳感器網(wǎng)絡(luò)，并且將關(guān)注于滿足非常嚴(yán)格的功率要求的低功率傳 感器設(shè)備。在大多數(shù)實例中，對于這些傳感器，期望有效負(fù)荷小（幾百字節(jié)）。使用包括傳 感器裝置到802. 11設(shè)備族中，非常低的功耗的新要求將導(dǎo)致新穎的架構(gòu)，并且已經(jīng)導(dǎo)致這 里描述的新的低功率架構(gòu)設(shè)備的實施例。實施例可以具有功率要求，由此，傳感器設(shè)備需要 操作數(shù)月甚至數(shù)年而不更換電池。額外地，在這些應(yīng)用中，電池還將是小的，AA/AAA或硬幣 型電池。
[0013] 實施例可以包括與新的低功耗架構(gòu)設(shè)備相關(guān)的方法和安排。某些實施例可以例如 與IEEE 802. Ilah標(biāo)準(zhǔn)的新設(shè)備種類相關(guān)聯(lián)。這一新的種類定義了具有低功率架構(gòu)的傳感 器設(shè)備的操作。眾多實施例可以限定只需要支持用于例如IEEE 802. Ilah的調(diào)制和編碼方 案（MCS)的子集的傳感器設(shè)備的種類。在若干實施例中，這些MCS可以包括所有單個流，并 且由使用2倍重復(fù)的具有碼率1/2的BPSK (此后稱作MCS Or印2模式）、接著MCS 0(BPSK， 碼率 1/2)、MCS I (QPSK，碼率 1/2)和 MCS 2 (QPSK，碼率 3/4)組成。
[0014] 其他實施例可以支持所有所需的用于例如IEEE 802. Ilah的MCS (MCS 0-7)，但是 一旦與接入點（AP)協(xié)商，可以操作在減少的MCS集中。在這樣的實施例中，低功率架構(gòu)設(shè) 備的MAC邏輯可以通過配置/能力交換來協(xié)商MCS的子集，其中低功率架構(gòu)設(shè)備可以將偏 好或者配置用信號發(fā)送到AP，以操作在減少的MCS集內(nèi)。
[0015] 另外的實施例通過修改新的低功率設(shè)備的架構(gòu)來解決功耗。作為實例，眾多實施 例移除、修改或者旁路前端發(fā)送機(jī)電路和/或前端接收機(jī)電路的一部分。關(guān)于發(fā)送機(jī)電路， 眾多實施例移除或者旁路發(fā)送鏈中的功率放大器。由功率放大器引起的失真導(dǎo)致嚴(yán)格的數(shù) 字和/或模擬濾波的要求、以及部分地支配的數(shù)字模擬（D/A)大小。當(dāng)操作在功率有效區(qū) 域中時，功率放大器變得非線性。因而，通過使用嚴(yán)格的濾波、以及以高保真信號（高的D/A 精度）來操作，或者通過使用在功率放大器之前經(jīng)由發(fā)送機(jī)前端的前端發(fā)送鏈中的預(yù)失真 電路的信號預(yù)失真，眾多設(shè)備抵抗功率放大器失真。
[0016] 許多實施例實現(xiàn)了不包括預(yù)失真電路、實現(xiàn)數(shù)字和模擬濾波兩者的更低水平并且 實現(xiàn)D/A的更低的分辨率的架構(gòu)。在其他實施例中，低功率架構(gòu)設(shè)備可以進(jìn)行操作在具有 功率放大器的傳統(tǒng)上下文、沒有功率放大器的新的架構(gòu)這兩者中，并且所有的傳統(tǒng)電路將 包括在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備上。但是，這樣的實施例可以設(shè)計成旁路功率放大器、減小D/A的分辨率、 以及旁路或者以其它方式減少模擬和數(shù)字濾波器的級數(shù)。
[0017] 對于接收機(jī)，另外的實施例可以移除（或者取決于設(shè)備要求而旁路）接收機(jī)低噪 聲放大器（LNA)。除此之外，在眾多實施例中，接收機(jī)可以使用更低分辨率的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換 器（A/D)和濾波器。在LNA的情況中，設(shè)備還是接收諸如為互調(diào)產(chǎn)物的信號失真的主要貢 獻(xiàn)者。消除或者旁路LNA允許其它組件的得到緩解。
[0018] 眾多實施例可以針對家庭或者小的辦公環(huán)境。如將在圖IB中示出的，建議的架構(gòu) 的鏈路預(yù)算提供了使用IEEE 802. llg/n 2.4GHz的設(shè)備當(dāng)前獲得的覆蓋。額外地，實施例 可以提供比當(dāng)前使用5GHz的設(shè)備所給予的更長的范圍。某些實施例可以利用傳感器以用 于家庭保健、診所、或者醫(yī)院，用于監(jiān)控病人的保健相關(guān)的事件和生命體征，諸如跌倒檢測、 藥瓶監(jiān)控、體重監(jiān)控、睡眠呼吸暫停，血糖水平、心臟節(jié)律、以及類似物。為這樣的服務(wù)設(shè)計 的實施例一般需要比IEEE 802. lln/ac系統(tǒng)中提供的設(shè)備低得多的數(shù)據(jù)速率和低得多（超 低）的功耗。
[0019] 各種實施例可以設(shè)計以解決與減少設(shè)備的功耗相關(guān)聯(lián)的不同的技術(shù)問題。作為實 例，某些實施例可以設(shè)計以解決一個或多個技術(shù)問題，諸如減少支持通信所需的電路的復(fù) 雜性、減少增加支持電路的復(fù)雜性的內(nèi)部失真、維持執(zhí)行復(fù)雜通信的能力、以及類似物。
[0020] 諸如為以上討論的那些的不同的技術(shù)問題可以通過一個或多個不同的實施例來 解決。作為實例，解決減少設(shè)備的功耗的某些實施例可以通過一個或多個不同的技術(shù)手段 來這樣做，諸如定義用于通信的MCS的子集、消除發(fā)送鏈中的低功率放大器的使用、消除接 收鏈中的低噪聲放大器的使用、消除預(yù)失真電路的使用、操作在更低的D/A分辨率、以更少 的數(shù)字和模擬濾波來操作、以及類似物。
[0021] 實施例可以促進(jìn)無線通信。某些實施例可以包括低功率無線通信，如藍(lán)牙?、 無線局域網(wǎng)（WLAN)、無線城域網(wǎng)（WMN)、無線個域網(wǎng)（WPAN)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)中的通信、消 息系統(tǒng)、以及智能設(shè)備以促進(jìn)這樣的設(shè)備之間的交互。進(jìn)而，某些無線實施例可以并入單個 天線，而其他實施例可以采用多個天線。該一個或多個天線可以與處理器和無線電耦接以 發(fā)送和/或接收無線電波。作為實例，多輸入和多輸出（ΜΙΜΟ)是使用攜帶經(jīng)由發(fā)送機(jī)和接 收機(jī)兩者處的多個天線的信號的無線信道，以提高通信性能。
[0022] 這里描述的邏輯、模塊、設(shè)備以及接口可以執(zhí)行可以以硬件和/或代碼來實現(xiàn)的 功能。硬件和/或代碼可以包括設(shè)計以完成功能性的軟件、固件、微碼、處理器、狀態(tài)機(jī)、芯 片組、或者其組合。
[0023] 實施例可以促進(jìn)無線通信。某些實施例可以整合低功率無線通信，如丨藍(lán)牙?、無 線局域網(wǎng)（WLAN)、無線城域網(wǎng)（WMN)、無線個域網(wǎng)（WPAN)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)、電氣與電子學(xué)工程師 協(xié)會（IEEE) ΙΕΕΕ802. 11-2012、IEEE信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一系統(tǒng)間的通信和信息交換一局域和城 域網(wǎng)一具體要求一第11部分：無線LAN媒體訪問控制（MAC)和物理層（PHY)規(guī)范（http:// standards, ieee. org/getieee802/download/802. 1 1-2012. pdf)、網(wǎng)絡(luò)中的通信、消息系 統(tǒng)、以及智能設(shè)備，以促進(jìn)這樣的設(shè)備之間的交互。進(jìn)而，某些無線實施例可以并入單個天 線，而其他實施例可以采用多個天線。
[0024] 雖然下面描述的特定實施例中的某些實施例將引用具有特定配置的實施例，諸如 對IEEE 802. Ilah系統(tǒng)的IMHz操作的關(guān)注。這里給出的實施例也實現(xiàn)在2、4、8和16MHz 模式中，但是針對IMHz模式來討論并且那些本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，本公開內(nèi)容的實施 例可以有利地具有類似問題或者難題的其他配置來實現(xiàn)。
[0025] 現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖1，示出了無線通信系統(tǒng)1000的實施例。無線通信系統(tǒng)1000包括為 通過線線路或者無線地連接到網(wǎng)絡(luò)1005的通信裝置1010。通信設(shè)備1010可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò) 1005來與多個通信設(shè)備1030和1050進(jìn)行無線通信。通信設(shè)備1010、1030、和1050、以及 1055可以包括傳感器、站點、接入點、集線器、交換機(jī)、路由器、計算機(jī)、膝上型計算機(jī)、筆記