无线调制解调器中的动态电压和频率缩放的制作方法
【专利说明】无线调制解调器中的动态电压和频率缩放
[0001] 交叉引用
[0002] 本专利申请要求由Homchaudhuri等人于2013年7月30日提交的题为"DYNAMIC VOLTAGE AND FREQUENCY SCALING IN WIRELESS MODEMS(无线调制解调器中的动态电压和 频率缩放）"的美国专利申请No. 13/954, 035、以及由Homchaudhuri等人于2013年4月5 日提交的题为 "DYNAMIC VOLTAGE AND FREQUENCY SCALING IN WIRELESS MODEMS (无线调 制解调器中的动态电压和频率缩放）"的美国临时专利申请No. 61/809, 257的优先权，其中 每一件申请均被转让给本申请受让人。
[0003] 背景
[0004] 无线通信网络被广泛部署以提供各种通信服务，诸如语音、视频、分组数据、消息 接发、广播等。这些无线网络可以是能够通过共享可用的网络资源来支持多个用户的多址 网络。
[0005] 无线通信网络可包括能够支持数个无线设备通信的数个网络设备，诸如接入点 (AP)和/或基站或B节点。无线设备可以与网络设备双向地通信。例如，在蜂窝网络中，用 户装备（UE)可经由下行链路和上行链路与基站通信。下行链路（或即前向链路）是指从 基站至UE的通信链路，而上行链路（或即反向链路）是指从UE至基站的通信链路。类似 形式的通信可发生在无线局域网（WLAN)中的无线设备（例如，站或即STA)与接入点之间。
[0006] 在WLAN中，例如接入点可按一个或多个帧的形式向至少一个客户端设备发送数 据。为了降低功耗，在一些境况中，诸如当客户端设备没在被用于与接入点的通信时，客户 端设备可在低功耗模式（例如，休眠模式）中操作。然而，在其他境况中，降低客户端设备 的功耗可以表明是有挑战的，因为由客户端设备接收的信号（例如，携带帧的信号）的带宽 可能不是已知的。在那些情形中，诸如在侦听模式或活跃接收/传送模式期间，可能需要例 如附加机制来降低功耗。此外，对于在蜂窝网络中使用的无线设备（例如，UE)而言也可能 需要类似的机制。
[0007] 概述
[0008] 描述了用于无线通信的方法和装置，其中可使用动态电压和频率缩放（DVFS)以 在无线通信设备中处理分组时节省功率。在一些情形中，帧内（inframe)或在帧内部的检 测可允许无线通信设备确定是否要从第一（例如，较低）电压电平转变到第二（例如，较 高）电压电平以处理收到帧的一个或多个分组。可至少部分地基于带宽来从多个电压中选 择第二电压。例如，可使用不同带宽，并且每个带宽可具有不同第二电压来与它相关联。可 首先选择较低电压电平以使得能对某些类型的分组或帧进行充分处理（例如，时钟频率）。 当检测到高或甚高吞吐量分组时，施加较高电压电平可允许随后使用的较高时钟频率来数 字地处理这些高或甚高吞吐量分组的内容。
[0009] 在一些实施例中，无线通信设备从该设备所支持的多个带宽中确定要使用的带 宽。例如，当前WLAN设备可支持20兆赫兹（MHz)、40MHz、80MHz、和/或160MHz带宽。其 他无线设备可比WLAN设备支持更多、更少、和/或不同的带宽。带宽可基于信道状况来确 定。在机会式无线系统中，可使用畅通信道评估（CCA)技术来确定带宽，或者在另一实施例 中，基于无线协议栈的较高控制面决策来确定带宽。可标识对应于所确定的带宽的电压电 平，并且处理电压可被缩放到所标识的电压电平。例如，一个带宽可使用第一电压电平，而 较高带宽可使用高于第一电压电平的第二电压电平。如上所述，较高电压电平可允许较高 时钟频率用于数字处理，这可能是维持该操作模式所需要的。无线通信设备可被配置成在 WLAN(也称为Wi-Fi网络）中和/或在蜂窝网络（例如，3GPP长期演进或即LTE)中操作。
[0010] -种用于无线通信的方法包括在无线通信设备中以第一电压电平进行操作.该 方法包括在收到帧内检测与该收到帧的一个或多个分组相关联的帧度量。该方法进一步包 括基于检测到的帧度量来确定是否要转变到第二电压电平以处理该收到帧的该一个或多 个分组的至少一部分。该帧度量可包括以下一者或多者：吞吐量类别、分组目的地、传送准 予、以及接收准予。在一些实施例中，该方法包括向该无线通信设备的一个或多个子系统施 加第二电压电平。以不同电压进行操作可导致不同的时钟频率用于数字处理。
[0011] 在该方法的一些实施例中，该方法包括从第一电压电平缩放到第二电压电平，其 中第二电压电平大于第一电压电平。该方法可包括在以第二电压电平处理该收到帧的该 一个或多个分组的该至少一部分之后，针对下一收到帧从第二电压电平缩放到第一电压电 平。该检测可包括在收到帧的前置码内检测该帧度量。
[0012] 在该方法的一些实施例中，该收到帧中的这一个或多个分组是IEEE802. Ilac分 组。该一个或多个分组中的每一者可以是甚高吞吐量（VHT)分组，并且该检测可包括在一 个或多个收到VHT分组的VHT短训练字段（VHT-STF)期间检测帧度量。从第一电压电平缩 放到第二电压电平可在该VHT分组内发生，其中第二电压电平大于第一电压电平。在一些 实施例中，这一个或多个分组是高吞吐量（HT)分组，并且该方法包括从第一电压电平缩放 到第二电压电平以处理一个或多个HT分组的至少一部分，其中第二电压电平大于第一电 压电平。在一些实施例中，这一个或多个分组是传统分组，并且该方法包括维持第一电压电 平以用于处理一个或多个传统分组。
[0013] 在该方法的一些实施例中，该方法包括确定该帧是否以该无线通信设备为目的 地，以及当该帧不是以该无线通信设备为目的地时，以第一电压电平进行操作。该确定可包 括标识该帧的媒体接入控制（MAC)部分，以及从该帧的MC部分确定该帧的目的地。该确定 可包括标识该帧中的部分式关联标识符（PAID)字段或群标识符（GID)字段，以及从该pAID 字段或GID字段确定该帧的目的地。
[0014] 在该方法的一些实施例中，该方法包括标识与收到帧的一个或多个分组相关联的 带宽，以及至少部分地基于该帧度量和所标识的带宽来从第一电压电平缩放到第二电压电 平。该帧度量可以是与收到帧的一个或多个分组相关联的带宽。该方法可包括标识与收到 帧的该一个或多个分组相关联的不同带宽，以及至少部分地基于该帧度量和所标识的不同 带宽来从第二电压电平缩放到第三电压电平。在一些实施例中，该方法可包括基于该帧度 量从第一时钟频率（例如，用于数字处理的第一时钟频率）缩放到第二时钟频率（例如，用 于数字处理的第二时钟频率），其中第二时钟频率大于第一时钟频率。
[0015] 在该方法的一些实施例中，该帧包括具有第一时隙和第二时隙的LTE子帧，其中 第一时隙包括具有物理下行链路控制信道（PDCCH)信息的区域，并且该检测包括从第一时 隙中的该区域内检测该帧度量。在一些实施例中，该方法包括：从该帧度量确定该帧的一部 分是否要由LTE调制解调器来解码，以及当作出该帧的该部分将不由LTE调制解调器来解 码的确定时，从第一电压缩放到第二电压以处理该帧的该部分。
[0016] -种用于无线通信的方法包括从无线通信设备所支持的多个带宽（例如，用于 WLAN设备的20MHz、40MHz、80MHz、和/或160MHz)中确定要在该无线通信设备处使用的带 宽。该方法包括基于所确定的带宽来标识要在该无线通信设备处使用的电压电平。该方法 还包括将电压电平缩放到所标识的电压电平以处理帧。在一些实施例中，该方法包括在以 经缩放电压电平操作时传送该帧。在一些实施例中，该方法包括：接收具有一个或多个分组 的帧，以及以经缩放电压电平来处理收到帧的该一个或多个分组的至少一部分。在一些实 施例中，该方法包括：接收具有一个或多个分组的帧，在收到帧内检测与收到帧的一个或多 个分组相关联的帧度量，以及以基于该帧度量和所确定的带宽的经缩放电压电平来处理该 收到帧的该一个或多个分组的至少一部分。
[0017] 在该方法的一些实施例中，无线通信设备所支持的每个带宽具有与另一带宽的电 压电平不同的相应电压电平，并且所标识的电压电平是与所确定的带宽相对应的电压电 平。在一些实施例中，该方法包括：基于所确定的带宽来调整由该无线通信设备使用的一个 或多个物理层（PHY)时钟或类似的定时或同步信号源。
[0018] 在该方法的一些实施例中，该确定包括基于与该无线通信设备相关联的信道状况 (例如，CCA技术）来确定要在该无线通信设备处使用的带宽。该缩放可包括从对应于与所 确定的带宽不同的带宽的电压电平缩放到所标识的电压电平。该方法可包括向该无线通信 设备的一个或多个子系统施加经缩放电压电平。
[0019] 一种用于无线通信的设备，包括用于在无线通信设备中以第一电压电平进行操作 的装置。该设备包括用于在收到帧内检测与该收到帧的一个或多个分组相关联的帧度量的 装置。该设备还包括用于基于检测到的帧度量来确定是否要转变到第二电压电平以处理该 收到帧的该一个或多个分组的至少一部分的装置。
[0020] -种用于无线通信的设备，包括用于从无线通信设备所支持的多个带宽中确定要 在该无线通信设备处使用的带宽的装置。该设备包括用于基于所确定的带宽来标识要在该 无线通信设备处使用的电压电平的装置。该设备还包括用于将电压电平缩放到所标识的电 压电平以处理帧的装置。
[0021] 一种无线通信设备，包括处理器以及与该处理器处于电子通信中的存储器，其中 该存储器中存储的指令能由该处理器执行以：在该无线通信设备中以第一电压电平进行操 作，在收到帧内检测与该收到帧的一个或多个分组相关联的帧度量，以及基于检测到的帧 度量来确定是否要转变到第二电压电平以处理该收到帧的该一个或多个分组的至少一部 分。
[0022] 一种无线通信设备，包括处理器以及与该处理器处于电子通信中的存储器，其中 该存储器中存储的指令能由该处理器执行以：从该无线通信设备所支持的多个带宽中确定 要在该无线通信设备处使用的带宽，基于所确定的带宽来标识要在该无线通信设备处使用 的电压电平，以及将电压电平缩放到所标识的电压电平以处理帧。
[0023] -种无线通信设备，包括检测器，其被配置成在收到帧内检测与该收到帧的一个 或多个分组相关联的帧度量。该设备包括电压调节器，其被配置成以第一电压电平进行操 作，以及基于检测到的帧度量来确定是否要转变到第二电压电平以处理该收到帧的该一个 或多个分组的至少一部分。
[0024] -种无线通信设备，包括带宽标识器，其被配置成从该无线通信设备所支持的多 个带宽中确定要在该无线通信设备处使用的带宽。该设备包括电压调节器，其被配置成：基 于所确定的带宽来标识要在该无线通信设备处使用的电压电平，以及将电压电平缩放到所 标识的电压电平以处理帧。
[0025] -种计算机程序产品包括非瞬态计算机可读介质，其具有用于使至少一台计算机 在无线通信设备中以第一电压电平进行操作的代码。该非瞬态计算机可读介质包括用于使 该至少一台计算机在收到帧内检测与该收到帧的一个或多个分组相关联的帧度量的代码。 该非瞬态计算机可读介质还包括用于使该至少一台计算机基于检测到的帧度量来确定是 否要转变到第二电压电平以处理该收到帧的该一个或多个分组的至少一部分的代码。
[0026] -种计算机程序产品包括非瞬态计算机可读介质，其具有用于使至少一台计算机 从无线通信设备所支持的多个带宽中确定要在该无线通信设备处使用的带宽的代码。该非 瞬态计算机可读介质包括用于使该至少一台计算机基于所确定的带宽来标识要在该无线 通信设备处使用的电压电平的代码。该非瞬态计算机可读介质还包括用于使该至少一台计 算机将电压电平缩放到所标识的电压电平以处理帧的代码。
[0027] 前述内容已较宽泛地勾勒出根据本公开的示例的特征和技术优势以力图使下面 的详细描述可以被更好地理解。其它特点和优点将在此后描述。所公开的概念和各特定示 例可容易地被用作修改或设计用于实施与本公开相同的目的的其他结构的基础。此类等效 构造没有背离所附权利要求书的精神和范围。被认为是本文所公开的概念的特性的各特征 在其组织和操作方法两方面以及相关联的优势将因结合附图来考虑以下描述而被更好地 理解。仅出于解说和说明目的提供每一附图，且并不定义对权利要求的限定。
[0028] 附图简述
[0029] 参考以下附图可获得对本公开的本质和优点的进一步理解。在附图中，类似组件 或特征可具有相同的附图标记。此外，相同类型的各个组件可通过在附图标记后跟随短划 线以及在类似组件之间进行区分的第二标记来加以区分。如果在说明书中仅使用第一附图 标记，则该描述可应用于具有相同的第一附图标记的类似组件中的任何一个组件而不论第 二附图标记如何。
[0030] 图1示出了解说根据各种实施例的无线通信系统的示例的示图；
[0031] 图2示出了解说根据各种实施例的无线局域网（WLAN)系统的示例的示图；
[0032] 图3示出了解说根据各种实施例的无线调制解调器架构的示例的框图；
[0033] 图4A示出了解说根据各种实施例的用于动态电压和频率缩放的帧内检测的示例 的示图；
[0034] 图4B示出了解说根据各种实施例的用于动态电压和频率缩放的帧内检测的另一 示例的示图；
[0035] 图4C示出了解说根据各种实施例的基于带宽的动态电压和频率缩放的示例的示 图；
[0036] 图4D示出了解说根据各种实施例的动态电压和频率缩放中的分组目的地信息的 示例的示图；
[0037] 图4E示出了解说根据各种实施例的动态电压和频率缩放中的分组目的地信息的 另一不例的不图；
[0038] 图5示出了解说根据各种实施例的IEEE 802. Ilac甚高吞吐量（VHT)分组中的帧 内检测的示例的示图；
[0039] 图6示出了解说根据各种实施例的针对各种IEEE 802. Ilx分组的帧内检测的示 例的示图；
[0040] 图7示出了解说根据各种实施例的针对差错的分组处理时间线的示例的示图；
[0041] 图8A示出了解说根据各种实施例的用于调制解调器子系统的动态电压和频率缩 放的架构的示例的框图；
[0042] 图8B示出了解说根据各种实施例的用于射频（RF)调制解调器子系统的动态电压 和频率缩放的架构的示例的框图；
[0043] 图9A不出了解说根据各种实施例的直接电压缩放的不例的框图；
[0044] 图9B示出了解说根据各种实施例的间接电压缩放的示例的框图；
[0045] 图10示出了解说根据各种实施例的在动态电压和频率缩放中使用的LTE帧结构 的示例的框图；
[0046] 图IIA示出了解说根据各种实施例的LTE中的长和短不连续接收（DRX)区间的示 例的示图；
[0047] 图IlB示出了解说根据各种实施例的在DRX区间期间的动态电压和频率缩放的示 例的示图；
[0048] 图IIC示出了解说根据各种实施例的在测量间隙期间的动态电压和频率缩放的 示例的示图；
[0049] 图12示出了解说根据各种实施例的无线通信设备架构的示例的框图；
[0050] 图13示出了解说根据各种实施例的网络设备架构的示例的框图；
[0051] 图14A示出了解说根据各种实施例的动态缩放和频率模块的示例的框图；
[0052] 图14B示出了解说根据各种实施例的动态缩放和频率模块的另一示例的框图；
[0053] 图15不出了解说根据各种实施例的多输入多输出（ΜΙΜΟ)通信系统的不例的框 图；
[0054] 图16是根据各种实施例的用于动态电压和频率缩放的方法的示例的流程图；
[0055] 图17是根据各种实施例的用于动态电压和频率缩放的另一方法的示例的流程 图；
[0056] 图18是根据各种实施例的用于动态电压和频率缩放的又一方法的示例的流程 图；
[0057] 图19是根据各种实施例的用于动态电压和频率缩放的方法的示例的流程图；
[0058] 图20是根据各种实施例的用于动态电压和频率缩放的另一方法的示例的流程 图；以及
[0059] 图21是根据各种实施例的用于动态电压和频率缩放的又一方法的示例的流程 图。
[0060] 详细描述
[0061] 所描述的实施例针对用于无线通信的方法和装置，其中可使用动态电压和频率缩 放（DVFS)以在无线通信设备中处理分组时节省功率。在一些情形中，帧内检测可允许设备 (例如，UE、STA)确定是否要从第一（例如，较低）电压电平转变到第二（例如，较高）电压 电平以处理收到帧的一个或多个分组。可首先选择较低电压电平以使得能对某些类型的分 组或帧进行充分处理（例如，时钟频率）。当检测到高或甚高吞吐量分组时，施加较高电压 电平可允许随后使用的较高时钟频率来数字地处理这些高或甚高吞吐量分组的内容。
[0062] 在一些实施例中，无线通信设备可从该设备所支持的多个带宽中确定要使用的带 宽。WLAN设备例如可支持201抱、401抱、801抱、和/或1601抱带宽。带宽可基于信道状况 来确定。可标识对应于所确定的带宽的电压电平，并且处理电压可被缩放到所标识的电压 电平。例如，一个带宽可使用第一电压电平，而较高带宽可使用高于第一电压电平的第二电 压电平。如上所述，较高电压电平可允许较高时钟频率用于数字处理。虽然用于处置较高 带宽的数字时钟频率提高通常与电压电平增大相关联，但可能存在一些实例，其中电压已 经高于特定数字时钟频率所要求的电压，从而留有略微提高数字时钟频率的空间。
[0063] 无线通信设备可被配置成在任何无线网络中操作，诸如但不限于：无线局域网 (WLAN)和/或蜂窝网络（例如，LTE)。WLAN可以指基于各种IEEE 802. 11标准（例如，IEEE 802. lla/g、IEEE 802. lln、IEEE 802. llac、IEEE 802. Ilah 等）中描述的协议的网络，这些 标准包括草案标准或后续开发的无线局域联网标准。当设备在蜂窝网络中被操作时，可基 于上行链路（UL)和下行链路（DL)调度状况来确定电压缩放（以及相应的数字时钟频率缩 放）。例如，帧内或在帧内部的检测方案可被用于确定无线通信设备是否被调度成接收或向 基站传送信息。在一些情形中，工作电压电平可被减小，直至所调度的接收或传送被调度成 要发生。
[0064] 本文所描述的技术可被用于各种无线通信系统，诸如蜂窝无线系统、对等无线通 信、WLAN、自组织（ad hoc)网络、卫星通信系统、以及其他系统。术语"系统"和"网络"常 被可互换地使用。这些无线通信系统可采用各种各样的无线电通信技术，诸如码分多址 (CDMA)、时分多址（TDMA)、频分多址（FDMA)、正交 FDMA (OFDMA)、单载波 FDMA (SC-FDMA)、和 /或其他无线电技术。一般而言，无线通信是根据一种或多种无线电通信技术（称为无线电 接入技术（RAT))的标准化实现来进行的。实现无线电接入技术的无线通信系统或网络可 被称为无线电接入网（RAN)。
[0065] 采用CDM技术的无线电接入技术的示例包括CDMA2000、通用地面无线电接入 (UTRA)等。CDMA2000 涵盖 IS-2000、IS-95 和 IS-856 标准。IS-2000 版本 0 和 A 常被称为 CDMA20001X、1X 等。IS-856(TIA-856)常被称为 CDMA20001xEV-D0、高速率分组数据（HRPD) 等。UTRA包括宽带CDM(WCDM)和其他CDM变体。TDM系统的示例包括全球移动通信系 统（GSM)的各种实现。采用OFDM和/或OFDM的无线电接入技术的示例包括超移动宽带 (UMB)、演进型 UTRA(E-UTRA)、IEEE 802. 11 (Wi-Fi)、IEEE 802. 16 (WiMAX)、IEEE 802. 20、 Flash-OFDM等。UTRA和E-UTRA是通用移动电信系统（UMTS)的部分。LTE和高级LTE (LTE-A)