自适应发射能耗的制作方法

相关申请的交叉引用

本国际申请要求2015年5月1日提交的在先专利申请(即，美国专利申请)no.14/701,564的优先权，该申请特此整体通过引用并入本文，以使得在条款11(1)(iii)(d)或(e)中所提到的本国际申请的元素或条例20.5(a)中所提到的说明书、权利要求书或附图的一部分未另包含在本国际申请中、而是完全包含在美国专利申请no.14/701,564中的情况下，出于条例20.6的目的，该元素或部分通过引用被并入本国际申请中。

本发明的实施例涉及操作终端节点以与中央节点进行无线通信(例如，在未授权频谱中)的方法、以及操作中央节点以与终端节点的实例进行无线通信(例如，在未授权频谱中)的方法，更具体地涉及操作这样的终端节点以基于(除了其他方面之外)关于来自中央节点的周期性信标信号确定的路径损耗来自适应地设置来自中央节点的即将到来的发射的能级的方法、以及操作中央节点以周期性地发射信标信号并且周期性地发射对应的配置信号的方法。

背景技术：

大约在2009年，互联网处于其进展阶段，在该阶段中，主干(路由器和服务器)连接到主要由个人计算机形成的边缘节点。此时，kevinashton(除了其他人之外)展望到互联网进展中的下一个阶段，他将该阶段描述为物联网(“iot”)。在他于2009年7月22日在rfidjournal上的文章“that‘internetofthings’thing”中，他将2009年左右的互联网描述为几乎完全依赖于人类交互，即，他断言当时在互联网上可用的几乎所有数据都是由其中每个均包括人类交互的事件的数据捕捉/数据创建链产生的，例如，打字、按下记录按钮、拍摄数字图片、或扫描条形码。在互联网的进展中，每个数据捕捉和/或数据产生链中的对于诸如链接的人类交互的这样的依赖性是个瓶颈。为了应对该瓶颈，ashton建议通过为联网计算机提供数据捕捉和/或数据产生能力来改造这些计算机，从而从事件的数据捕捉/数据创建链的实质部分除去人类交互。

在iot的背景下，事物可为自然的或人造的对象，该对象被分配唯一的id/地址，并且被配置捕捉和/或创建数据并且通过网络传送该数据的能力。关于iot，事物可为例如具有心脏监护器植入物的人、具有生物芯片应答器的家畜、具有当轮胎压力低时警告驾驶者的内置传感器的汽车、帮助消防人员搜索和营救的现场操作装置、被编织到衣服中的与恒温系统和照明系统进行交互以连续地且察觉不到地控制房间里的hvac和照射条件的个人生物计量监视器、“知道”其适当标记的内容物的、既可从其中实际存在的食物计划各种菜单、又可向用户警告不新鲜的或变质的食物的冰箱、等等。

在2009年后的互联网朝向iot的进展中，经历了重大增长的环节在日常生活中的所有规模上都有所分布的便宜的小型联网处理装置的环节。在这些小型联网处理装置之中，许多是针对每日/寻常的目的配置的。对于iot，边缘节点将基本上由这样的小型装置组成。

在小型装置环节内，具有最大增长潜力的子环节是嵌入式的低功率无线装置。低功率、低带宽无线网络的例子包括与ieee802.15.4标准(或“zigbee协议”)、6lowpan标准、lorawan标准(由lora^tm联盟标准化)等兼容的那些。这样的网络被描述为包括无线嵌入互联网(“wet”)，其是iot的子集。

假定摩尔定律将如此快地推进计算能力和通信能力以至于任何嵌入式装置都可实现ip协议，甚至是wet的嵌入式的低功率无线装置。可叹的是，对于廉价的低功率微控制器和低功率无线无线电技术，这尚未被证明是真的。简单的嵌入式装置的绝大多数仍使用具有非常有限的存储器的8位和16位微控制器，因为它们是低功率的、小且廉价的

因此，大多数wet包括资源有限的嵌入式装置，这些装置通常是电池供电的。无线技术的物理权衡导致大多数使用短距离、低功率无线电广播设备的wet具有有限的数据速率(因此，有限的扩展因子)、帧大小和占空比。

大多数无线数据网络必须应对发射信道不完美的问题。因为发射信道可能随着时间而变化，所以在一些无线网络之间，已知的是分别自适应地设置一个或多个发射设置。

例如，lora调制格式本身并不描述物理层以上(即，rf介质以上)的系统功能。在物理层，lora调制格式允许使用自适应变化的扩展因子(其因此影响数据速率)。更具体地说，lorawan标准允许扩展因子由中央节点设置(当终端节点发射时，因此是依附的)。而且，lorawan标准的由中央节点设置扩展因子的自适应设置是缓慢地进行的，大约每天一次。

lora^tm调制格式可被描述为频率调制(“fm”)啁啾，其基于使用小数分频(“fracn”)锁相环(“pll”)的稳定啁啾产生。美国专利no.7791415中描述了核心lora^tm技术，该专利被转让给semtech^tm公司。

技术实现要素：

要理解，以下发明内容和具体实施方式两者都是示例性的和解释性的，并且意图提供要求保护的本发明的进一步解释。以下发明内容和具体实施方式都不意图使本发明的范围限定或限制于发明内容或具体实施方式中提及的具体特征。相反，本发明的范围是由所附权利要求书限定的。

在某些实施例中，所公开的实施例可包括本文中所描述的特征中的一个或多个。

本发明的一方面提供一种操作终端节点以与中央节点进行无线通信的方法。这样的方法包括：无线地接收从中央节点周期性地发射的信标信号的当前实例；测量信标信号的接收功率pb-rx；读取pb-tx和g的本地存储值，pb-tx和g分别表示信标信号的假定发射功率和终端节点的性能目标；对于给定信道，基于pb-rx和pb-tx来确定路径损耗pl；并且通过基于pl和g自适应地确定以下中的至少两个来自适应地设置将从终端节点发射的即将到来的消息的能级en-tx：功率级pn-tx；前向纠错编码率c；扩展因子sf；或调制格式m。

本发明的另一方面提供一种被配置成与中央节点进行无线通信的终端节点。这样的终端节点包括：无线单元，被配置成分别接收和发射消息；无线接口，被配置成经由无线单元接收从中央节点周期性地发射的信标信号的当前实例；接收功率传感器，被配置成测量信标信号的接收功率pb-rx；存储器，其内容包括：表示信标信号的假定发射功率pb-tx的值；以及表示终端节点的性能目标的值g；路径损耗单元，被配置成对于给定信道，基于pb-rx和pb-tx来确定路径损耗pl；以及发射能量单元，被配置成通过基于pl和g自适应地确定以下中的至少两个来自适应地设置将经由无线接口和无线单元发射的即将到来的消息的能级en-tx：功率级pn-tx；前向纠错编码率c；扩展因子sf；或调制格式m。

本发明的又一方面是一种操作中央节点以与终端节点的实例进行无线通信的方法。这样的方法包括：周期性地产生信标信号；其中信标信号随着时间而变化；周期性地将信标信号发射到终端节点；确定信标信号的第i实例和第(i-1)实例是否不同；如果b(i-1)≠b(i)，则测量第i信标信号b(i)的发射功率pb-tx；周期性地产生配置信号，配置信号包括：表示b(i)的发射功率pb-tx的值；并且周期性地将配置信号发射到终端节点。

本发明的又一方面提供一种被配置成与终端节点的实例进行无线通信的中央节点。这样的中央节点包括：无线单元，被配置成分别接收和发射消息；无线接口，被配置成经由无线单元分别发射信标信号和配置信号；信标信号发生器，被配置成：周期性地产生信标信号b；并且经由无线接口和无线单元将信标信号b周期性地发送到终端节点；其中信标信号随着时间而变化；发射功率传感器，被配置成：确定信标信号b的第i实例和第(i-1)实例是否不同，以使得b(i-1)≠b(i)；并且如果b(i-1)≠b(i)，则测量b(i)的发射功率pb-tx；配置信号发生器，被配置成：周期性地产生配置信号，配置信号包括表示b(i)的发射功率pb-tx的值；并且经由无线接口和无线单元将配置信号周期性地发送到终端节点。

附图说明

合并在本文中并且形成说明书的一部分的附图例示说明示例性实施例，并且与具体实施方式一起进一步用于使得相关领域的技术人员能够做出和使用这些实施例以及该领域技术人员将显而易见的其他实施例。将结合以下附图来更具体地描述本发明的实施例，在附图中：

图1是根据本发明的实施例的无线网络(例如，长距离、低功率网络)的框图，其中图1强调物理单元和功能单元配置；

图2是例示说明根据本发明的实施例的中央节点和终端节点的实例之间的通信会话实例期间的流程路径的通信层示图；

图3是根据本发明的实施例的图1的无线网络的版本的框图，其中图3强调信号流程；

图4a-4b是例示说明根据本发明的实施例的操作终端节点的实例以与中央节点进行无线通信的方法的流程图，其中图4b更详细地例示说明图4a的框图中的一个；

图5是例示说明根据本发明的实施例的操作终端节点的实例以与中央节点进行无线通信的另一方法的流程图；以及

图6是例示说明根据本发明的实施例的操作中央节点以与终端节点的实例进行无线通信的方法的流程图。

具体实施方式

现在将就各种示例性实施例来公开本发明的实施例。本说明书公开了合并本发明的特征的一个或多个实施例。所描述的实施例(一个或多个)以及本说明书中所称的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等指示所描述的实施例(一个或多个)可包括特定的特征、结构或特性。这样的短语不一定指的是同一个实施例。技术人员将意识到，结合一个实施例描述的特定特征、结构或特性不一定限于该实施例，而是通常与一个或多个其他的实施例具有相关性和适用性。

在几个图中，相似的标号可用于甚至不同图中的具有相似功能的相似元件。所描述的实施例及其详细构造和元件仅被提供来帮助全面地理解本发明。因此，显而易见的是，本发明可以各种方式实现，而不需要本文中所描述的任何一个特定特征。此外，众所周知的功能或构造未被详细描述，因为它们将用不必要的细节使本发明模糊不清。

具体实施方式不要从限制的意义上来看待，而是仅仅是出于例示说明本发明的一般原理的目的而撰写的，因为本发明的范围由所附权利要求书最佳地限定。

还应注意到，在一些替代实现中，流程图中的方框、顺序图中的通信、状态图中的状态等可不按图所示的次序发生。也就是说，方框/通信/状态的所示次序并不意图成为限制。相反，所示的框图/通信/状态可被重新排序为任何合适的次序，并且框图/通信/状态中的一些可同时发生。

如本文中所定义和使用的所有定义都应被理解为控制词典定义、通过引用合并的文件中的定义和/或限定术语的普通意义。

如在本文中在说明书和权利要求书中使用的“一个”除非另有清楚的相反指示，否则应被理解为意指“至少一个”。

如在本文中在说明书和权利要求书中使用的短语“和/或”应被理解为意指如此结合的两个元素(即，在一些情况下结合存在、而在其他情况下分开存在的元素)中的“任何一个或两个”。用“和/或”列出的多个元素应被以相同的方式来解释，即，如此结合的元素中的“一个或多个”。除了用“和/或”子句具体标识的元素之外的其他元素可以可选地存在，而不管是与这些具体标识的元素有关、还是无关。因此，作为非限制性例子，当“a和/或b”结合开放式语言(比如“包括”)使用时，所称“a和/或b”在一个实施例中可指仅a(可选地包括除了b之外的元素)；在另一个实施例中，可指仅b(可选地包括除了a之外的元素)；在又一个实施例中，可指a和b两者(可选地包括其他元素)；等等。

如在本文中在说明书和权利要求书中所使用的，“或”应被理解为具有与上面定义的“和/或”相同的意义。例如，当分隔列表中的项时，“或”或“和/或”应被解释为是包容性的，即，包括若干个元素或元素列表以及可选地附加的未列出项中的至少一个，但是还包括若干个元素或元素列表以及可选地附加的未列出项中的多于一个。只有明确相反指示的术语(比如“……中的唯一一个或正好一个”，或当被用在权利要求书中时，“由……组成”)将是指包括若干个元素或元素列表中的正好一个元素。一般来说，如本文中所使用的术语“或”在前面有排他性术语(比如“两者之中任一个”、“……中的一个”、“……中的唯一一个”或“……中的正好一个”)时应仅被解释为指示排他性的替代(即，“一个或另一个、而不是两个”)。“基本上由……组成”在被用在权利要求书中时应具有其在专利法领域中使用的普通意义。

如在本文中在说明书和权利要求书中所使用的，短语“至少一个”在论及一个或多个元素的列表时应被理解为意指从该元素列表中的元素中的任何一个或多个选择的至少一个元素，但不一定包括该元素列表内具体列出的每一个元素中的至少一个，并且不排除该元素列表中的元素的任何组合。该定义还允许除了短语“至少一个”所论及的元素列表内具体标识的元素之外的元素可以可选地存在，而不管是与具体标识的那些元素相关、还是无关。因此，作为非限制性例子，“a和b中的至少一个”(或等同地，“a或b中的至少一个”，或等同地，“a和/或b中的至少一个”)在一个实施例中可指在b不存在的情况下至少一个a，可选地包括多于一个的a(并且可选地包括除了b之外的元素)；在另一个实施例中，可指在a不存在的情况下至少一个b，可选地包括多于一个的b(并且可选地包括除了a之外的元素)；在又一个实施例中，可指至少一个a(可选地包括多于一个的a)和至少一个b(可选地包括多于一个的b)(以及可选地包括其他元素)；等等。

在权利要求书中，以及在以上说明书中，所有连接词(比如“包括”、“包含”、“承载”、“具有”、“含有”、“涉及”、“保存”、“由……构成”等)要被理解为开放式的，即，要被理解为意指包括但不限于。如美国专利局专利审查程序手册中所述的，只有连接词“由……组成”和“基本上由……组成”应分别是封闭式的或半封闭式的连接词。

将理解，尽管术语第一、第二等在本文中可用于描述各种元素，但是这些元素不应受这些术语限制。这些术语仅用于区分一个元素和另一个元素。例如，在不脱离示例实施例的范围的情况下，第一元素可被称为第二元素，并且类似地，第二元素可被称为第一元素。如本文中所使用的，术语“和/或”包括相关联的列出项中的一个或多个的任何一个和所有组合。如本文中所使用的，单数形式“一个”和“该”意图也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。

词语“示例性”在本文中用于意指“用作例子、实例或例示说明”。在本文中被描述为“示例性的”的任何实施例不一定被解释为较其他实施例而言是优选的或有利的。另外，本文中所描述的所有实施例都应被认为是示例性的，除非另有陈述。

词语“网络”在本文中用于意指使用适当的网络数据传输协议的一个或多个常规的或专有的网络。这样的网络的例子包括pstn、lan、wan、wifi、wimax、互联网、万维网、以太网、其他无线网络等。

短语“无线装置”在本文中用于意指使用射频传输技术的一个或多个常规的或专有的装置。这样的无线装置的例子包括蜂窝电话、台式计算机、膝上型计算机、手持计算机、电子游戏、便携式数字助理、mp3播放器、dvd播放器等。

图1是根据本发明的实施例的无线网络100(例如，长距离、低功率网络)的框图，其中图1强调物理单元和功能单元配置。

在图1中，无线网络100可与例如ieee802.15.4标准、lorawan标准(由lora^tm联盟标准化)等兼容。为了更详细地讨论，在物理层，将假定无线网络100与lora^tm调制格式兼容。

网络100包括：终端节点102的实例；以及中央节点106，例如，中央网关和/或基站。经由无线通信会话104，终端节点102的实例分别与中央节点106进行通信。作为例子(以及如下面将分别更详细地讨论的)，从中央节点106到终端节点102的实例的通信可包括信标信号和配置信号。也是作为例子(以及如下面将分别更详细地讨论的)，从终端节点102的实例到中央节点106的通信可包括数据消息。因此，终端节点102的实例可被描述为可发出消息的。

就物理组件(如分解图102’所示)而言，终端节点102的每个实例包括：处理器108的一个或多个实例；存储器110，其本身包括非易失性存储器112a的一个或多个实例以及易失性存储器112b的一个或多个实例；以及无线单元114’。此外，就物理组件(如分解图106’所示)而言，中央节点106的每个实例包括：处理器116的一个或多个实例；存储器118，其本身包括非易失性存储器120a的一个或多个实例以及易失性存储器120b的一个或多个实例；以及无线单元122’。

无线单元122’和无线单元114’均被配置成分别无线地接收和发射消息。总的来说，中央节点106和终端节点102的每个实例的物理组件分别可操作为参与(除了其他方面之外)例如lorawan兼容的、频率调制的(“fm”)啁啾通信，该通信是基于使用小数分频(“fracn”)锁相环(“pll”)(pll未被示出)的稳定啁啾产生的。例如，无线发射可在未授权频谱中执行。

就功能单元(如分解图102”所示)而言，终端节点102的每个实例包括：接收功率传感器130；路径损耗单元132；发射能量单元134；以及无线接口114”。此外，就功能单元(如分解图106”所示)而言，中央节点106包括：信标信号发生器124；发射功率传感器128；配置信号发生器128；以及无线接口122”。对于中央节点106和终端节点102的给定实例中的每个，这样的功能单元可被至少部分实现，例如，被实现为存储在其存储器(上面有标注)中的一个或多个中的可执行代码，这样的代码可分别由处理器(上面有标注)中的一个或多个执行。这样的实现可符合图2(下面讨论)的通信层示图。

图2是例示说明根据本发明的实施例的中央节点106和终端节点102的实例之间的通信会话104的实例期间的流程路径的通信层示图。

中央节点106和终端节点102的每个实例可被至少部分实现，例如，被实现为存储在其存储器(上面有标注)中的一个或多个中并且分别由其(在上面)标注的处理单元中的一个或多个执行的可执行代码。这样的实现可符合图3的通信层示图。

更具体地说，中央节点106和终端节点102的每个实例可具有(部分)基于行业标准层的堆栈。图2所示的层分别表示可包括在这样的堆栈中的层的组合的仅一个例子。这样的层从下到上例如(如图2所示)可包括：物理层；数据链接(或mac)层，其包括密集的应答消息传送技术(参见下面的讨论)；网络层(例如，具有lowpan的ip)；传输层(例如，udp层或icmp层)；以及应用层。可替代地，在堆栈中可使用不同的层组合。

图3是例示说明根据本发明的实施例的图1的无线网络100的版本300的框图，其中图3强调信号流。将在图4a-4b和图5-6的上下文下讨论图3。

在图3中，除了其他方面之外，标准优化器310(下面更详细地讨论)被示为包括在发射能量单元134中；并且通信会话104的实例302、304和306被例示说明。简要地说，中央节点106除了其他方面之外被配置成：周期性地产生和发射信标信号b，信标信号b在图3中被示为通信会话104的实例302；并且周期性地产生和发送配置信号，该配置信号在图3中被示为通信会话104的实例304。终端节点102除了其他方面之外被配置成产生(根据需要和/或按照调度)到中央节点106的消息，该消息在图3中被示为通信会话104的实例306。

无线if122’被配置成如下经由无线单元122’周期性地发射：按间隔iconfig发射配置信号；并且按间隔ibeacon发射信标信号，其中ibeacon<iconfig。例如，iconfig＝15*(ibeacon)，例如，iconfig＝30秒且ibeacon＝2秒。此外，例如，尽管信标信号是在未授权频谱中发射的，但是信标信号可有它不必跳频的足够带宽，即，它可为非跳频信号，但是可容许在未授权频谱中被发射，因为它有足够带宽。仍作为进一步的例子，终端节点102可被配置成从其最多无线地发射与信标信号的给定实例相对应的一个消息。

图4a-4b是例示说明根据本发明的实施例的操作终端节点102的实例以与中央节点106进行无线通信的方法的流程图，其中图4b更详细地例示说明图4a的方框中的一个。

在图4a中，存在循环。作为一般的设计考虑，没有循环应是无限的，即，逃脱不了的。因此，图4a中的流程从方框400开始，并且继续进行到决策方框402，在决策方框402中，处理器108决定任何退出标准是否已经被满足。如果决策方框402的结果为是(退出标准中的一个或多个被满足)，则流程继续进行到方框403，并且结束。如果决策方框402的结果为否(退出标准中没有一个被满足)，则流程继续进行到决策方框404。

在决策方框404，无线if114”确定信标信号的下一个实例302是否已经经由无线单元114’接收。如果决策方框404的结果为否(信标信号的下一个实例尚未被接收到)，则无线if114”等待，例如，流程循环回到决策方框402的输入。如果决策方框404的结果为是(信标信号has的下一个实例已经被接收到)，则流程继续进行到方框406，在方框406中，接收功率传感器130测量信标信号的接收功率pb-rx。例如，品质因数eirp(有效全向辐射功率)可用作pb-rx。从方框406，流程继续进行到方框408，在方框408中，读取存储在存储器110中的值。更具体地说，从存储器110，路径损耗单元132读取pb-tx(其表示信标信号的假定发射功率)的值，并且发射能量单元134读取g(其表示终端节点102的性能目标)的值。可替代地，在方框408另外读取的g的值可在方框410(下面讨论)之后且在方框412(下面讨论)之前读取。从方框408，流程继续进行到方框410。

在方框410，路径损耗单元132基于信标信号的接收功率pb-rx和假定发射功率pb-tx来确定路径损耗pl，即，pl＝f{pb-rx,pb-tx}。例如，pl＝pb-rx-pb-tx。从方框410，流程继续进行到方框412，在方框412中，发射能量单元132通过基于pl和g自适应地设置将经由无线if114”和无线单元114’发射的即将到来的消息的能级en-tx来实现技术效果。

通常，终端节点102的实例将由电池(未示出)供电，例如，小容量电池，比如纽扣式电池。就这一点而论，操作终端节点102的给定实例中的一个因素是即将到来的消息的给定能级en-tx对其电池寿命的影响。

终端节点102并非所有实例都将被安设在离中央节点106相同的距离处，也非都将在它们之间经历相同的路径损耗。就这一点而论，在操作终端节点102的给定实例中存在与路径距离和路径损耗相关的附加因素。更具体地说，操作终端节点102的给定实例中的因素是即将到来的消息的给定能级en-tx对发射功率的影响以及功率是否足以实现即将到来的消息将到达中央节点102(被中央节点102接收)的最小期望概率。

操作终端节点102的给定实例中的另一个因素是即将到来的消息的给定能级en-tx就其扩展因子的大小(或换句话说，其发射时间的持续时间)而言的影响以及假定将被中央节点102接收的即将到来的消息是否将实现至多遭受最大可接受程度的噪声损坏(所以，可被中央节点106理解)。发射时间与扩展因子成正比，并且接收信号中的噪声损坏水平分别与扩展因子、发射时间和发射功率成反比。

因此，这样的因素和其他因素可被发射能量单元132在方框412中考虑，以使得它通过自适应地设置即将到来的消息的能级en-tx来实现技术效果。下面在图4b的上下文下更详细地讨论方框412。对于信标信号的每个实例(因此，当每个信标信号存在一个帧时，对于帧的每个实例)，例如，发射能量单元134可确定能级en-tx的一个对应实例一次；此外，发射能量单元134可在给定帧期间发送一个或多个消息，该帧期间的每个消息是使用相同的能级en-tx发送的。从方框412，流程从方框412继续进行到方框414。

在方框414，发射能量单元134根据能级en-tx经由无线if114”和无线单元114’将消息发送到中央节点106。从方框414，流程继续进行以循环回到决策方框402。在方框402中可被确定为满足的退出标准的例子是流程已经从方框414继续进行到决策方框402的确定。

如上所指出的，图4b是更详细地例示说明图4a的方框412的流程图。

在图4b中，方框412(即将到来的消息的能级en-tx的自适应设置)被示为包括方框420，在方框420中，发射能量单元132(以及更具体地说，标准优化器310)通过对于即将到来的消息自适应地确定以下中的至少两个来实现技术效果：功率级pn-tx；前向纠错编码率c；扩展因子sf；或调制率m。例如，m可为lora^tm调制格式、频移键控(“fsk”)等。

作为技术效果/结果，改变pn-tx、c、sf和m中的每个使能级en-tx改变，因此(作为技术效果)使发射所消耗的能量改变。改变pn-tx、c、sf和m中的两个或更多个因此使能级en-tx改变(也就是说，具有技术效果)。因此，能级en-tx通过自适应地设置pn-tx、c、sf和m中的一个或多个而被自适应地设置，这导致自适应发射能耗。

方框420本身被示为包括方框422，在方框422中，发射能量单元132(以及更具体地说，标准优化器310)求解标准优化问题，从而实现减小发射所消耗的能量的技术效果。一般来说，标准优化问题是从所有可行的解找到最佳解。标准优化器310被配置成使用pl和g作为输入来找到pn-tx、c、sf和m中的所述至少两个的可取的最小组合。流程在方框412内继续进行到方框420，然后在方框420内继续进行到方框422。同样地，流程从方框422向外继续进行到方框420，然后从方框420向外继续进行到方框412。

换句话说，方框420和422的输出分别可为en-tx的定义的几个实例中的一个。定义的这样的实例包括：定义定义定义定义定义定义定义定义定义定义以及定义

性能目标g的值包括：具有最大化在中央节点接收的数据的数据可靠性的技术效果的值；具有优化与向终端节点提供源的电池的电池化学特定属性相关(例如，与钮扣型电池的电池化学和物理相关)的能级en-tx的技术效果的值；具有反映数据可靠性对电池管理的期望比率的技术效果的值；以及具有最大化网络容量(或换句话说，最小化广播时间)的技术效果的值。

例如，发射能量单元132可被配置成使用如下成本函数来求解标准优化问题：

c(sf，c，pn-tx，pl，g)

＝(t(sf，c)+xt(sf，c，n，pn-tx，g))*(p(sf，pl)+xp(sf，c，n，pn-tx，g))

其中：

pn-tx是eirp(有效全向辐射功率)的目标值，并且被假定为是恒定的；

t(sf，c)是发射即将到来的消息所需的广播时间；

c是前向纠错编码率；

n表示时间依赖性(下面更详细地讨论)；以及

p(sf，pl)是终端节点消耗的功率；以及

xt(sf，c，n，pn-tx，g)和xp(sf，c，n，pn-tx，g)分别是基于sf、c、n、pn-tx和g的广播时间加权函数和总发射功率加权函数；并且

其中：

成本函数在pl和g上的估值被如下表示：

加权函数xt(sf，g)和xp(sf，g)可凭经验和/或启发式地确定。加权函数xt(sf，g)和xp(sf，g)可由标准优化器310从存储器110读取。

例如，时间依赖性n可为相同消息的重新发射的次数。就每次重新发射来说，例如，可分别增大因素sf、c、n、pn-tx和g中的一个或多个。可替代地，例如，可容许重新发射最多次数，以使得在最后一次容许的重新发射时可分别使因素sf、c、n、pn-tx和g最大化。

作为进一步的例子，发射能量单元132可被配置成用如下技术效果联系xt(sf,c,n,pn-tx,g)和xp(sf,c,n,pn-tx,g)加权函数：

为了最大化向终端节点提供源的电池的寿命，那么设置xt＝0且xp＝0；

为了最小化广播时间，那么设置xt>0且xp＝0；以及

为了最小化从电池汲取的峰值电流，那么设置xt＝0且xp>0；以及

否则设置xt>0且xp>0。

图5是例示说明根据本发明的实施例的操作终端节点102的实例以与中央节点106进行无线通信的另一方法的流程图。

在图5中，存在循环。作为一般的设计考虑，没有循环应是无限的，即，逃脱不了的。因此，图5中的流程从方框500开始，并且继续进行到决策方框502，在决策方框502中，处理器108决定任何退出标准是否已经被满足。如果决策方框502的结果为是(退出标准中的一个或多个被满足)，则流程继续进行到方框503，并且结束。如果决策方框502的结果为否(退出标准中没有一个被满足)，则流程继续进行到方框504。在方框504，终端节点102的实例从休眠状态唤醒。注意到，终端节点102的每个实例具有包括以下操作状态的操作状态：非休眠状态；以及表现出与非休眠状态有关的功耗减小的休眠状态。休眠状态和/或非休眠状态本身可分别为一组状态。从方框504，流程继续进行到方框506。

在方框506，无线if114”确定信标信号的下一个实例302是否已经经由无线单元114’接收。信标信号的每个实例b包括对应的配置令牌的实例h。因此，当接收到信标信号的下一个实例b(i)时，无线if114”从而获得配置令牌的下一个(然后当前)实例h(i)，并且将该实例提供给发射能量单元134。

配置令牌h在一些方面类似于会话令牌，因为后者在计算机科学中一般是理解的。会话令牌可为唯一标识符，例如，通过散列函数产生的散列的形式的唯一标识符，该标识符用于识别会话的当前实例。这里，配置令牌可由配置信号发生器128(下面讨论)产生，例如，以由配置信号发生器128使用散列函数得到的散列的形式产生。

从方框506，流程继续进行到方框508，在方框508中，发射能量单元134从存储器110读取值hpresumed(其表示假定配置令牌)。从方框508，流程继续进行到决策方框510。

在决策方框510，发射能量单元134确定假定配置令牌hpresumed是否等于配置令牌的当前实例h(i)，hpresumed＝h(i)是否成立。如果决策方框510的结果为是(hpresumed＝h(i))，则流程继续进行到方框512，在方框512中，发射能量单元134认为pb-tx(再次，其表示存储在存储器110中的信标信号的假定发射功率)的状态是当前的。从方框512，流程继续进行到方框514，在方框514中，发射能量单元134确定由于假定配置令牌hpresumed的非当前状态，从非休眠状态转变回到休眠状态无需被推迟，从而实现不推迟从非休眠状态转变回到休眠状态的技术效果。当然，可存在有正当理由推迟从非休眠状态转变回到休眠状态的其他原因(在本文中不解决)。从方框514，流程继续进行以循环回到决策方框502。在方框502中可被确定为被满足的退出标准的例子是流程已经从方框514继续进行到决策方框502的确定。

如果决策方框510的结果为否(hpresumed≠h(i))，则流程继续进行到方框516，在方框516中，发射能量单元134认为pb-tx(再次，其表示存储在存储器110中的信标信号的假定发射功率)的状态不是当前的。从方框516，流程继续进行到方框518，在方框518中，发射能量单元134确定由于假定配置令牌hpresumed的非当前状态，从非休眠状态转变回到休眠状态应被推迟，从而实现推迟从非休眠状态转变回到休眠状态的技术效果。当然，可存在有正当理由推迟从非休眠状态转变回到休眠状态的附加原因(在本文中不解决)。从方框518，流程继续进行到决策方框520，流程控制从而从发射能量单元134传送到无线if114”。

在决策方框520，无线if114”确定配置信号的下一个实例304是否已经经由无线单元114’接收到。如果决策方框520的结果为否(配置信号的下一个实例尚未被接收到)，则无线if114”等待，例如，流程循环回到决策方框502’，在决策方框502’中，处理器116决定任何退出标准是否已经被满足。如果决策方框502’的结果为是(退出标准中的一个或多个被满足)，则流程继续进行到方框503，并且结束。如果决策方框502’的结果为否(退出标准中没有一个已经被满足)，则流程继续进行以回到决策方框520的输入。如果决策方框520的结果为是(配置信号has的下一个实例已经被接收到)，则流程继续进行到方框524。

配置信号的每个实例包括pb-tx(再次，其表示由中央节点106的发射功率传感器126测得的信标信号的发射功率)和对应的配置令牌的实例h。因此，当接收到配置令牌的下一个实例时，无线if114”从而获得pb-tx的下一个(然后当前)实例以及配置令牌的下一个(然后当前)实例h(i)。

在方框524，无线if114”将pb-tx的下一个(然后当前)实例以及配置令牌的下一个(然后当前)实例h(i)分别作为假定发射功率pb-tx和假定配置令牌hpresumed存储在存储器110中。从方框524，流程继续进行到方框514(上面已讨论)。

图6是例示说明根据本发明的实施例的操作中央节点106以与终端节点102的实例进行无线通信的方法的流程图。

在图6中，存在循环。作为一般的设计考虑，没有循环应是无限的，即，逃脱不了的。因此，图6中的流程从方框600开始，并且继续进行到决策方框602，在决策方框602中，处理器116决定任何退出标准是否已经被满足。如果决策方框602的结果为是(退出标准中的一个或多个被满足)，则流程继续进行到方框503，并且结束。如果决策方框602的结果为否(退出标准中没有一个被满足)，则流程继续进行到决策方框604。

在方框604，信标信号发生器124确定作为产生信标信号的下一个实例b(i)的条件、足够的时间是否已经过去。将回想起，中央节点106以及更具体地说是信标信号发生器124被配置成(经由无线if122”和无线单元122’)按间隔ibeacon周期性地发射信标信号b。如果决策方框604的结果为否(足够时间尚未过去)，则信标信号发生器124等待，例如，流程循环回到决策方框602的输入。如果决策方框604的结果为是(足够时间has已经过去)，则流程继续进行到方框606。

在方框606，信标信号发生器124产生下一个信标信号b(i)的下一个定义defb(i)|，该定义包括配置令牌的前一个值h(i-1)，从方框606，流程继续进行到方框608，在方框608中，信标信号发生器124(经由无线if114”和无线单元114’)将信标信号b(i)发送到终端节点102的实例。从方框608，流程继续进行到决策方框610。

在决策方框610，发射功率传感器126确定信标信号b的第i实例和第(i-1)实例是否不同，以使得b(i-1)≠b(i)。如果决策方框610的结果为否(b(i-1)＝b(i))，则流程继续进行到方框616(下面讨论)。如果决策方框610的结果为是(b(i-1)≠b(i))，则流程继续进行到方框612，在方框612中，发射功率传感器126测量b(i)的发射功率pb-rx。例如，品质因数eirp(有效全向辐射功率)可用作pb-rx。从方框612，流程继续进行到方框614，在方框614中，配置信号发生器128被配置成根据b(i)产生新的配置令牌h(i)，并且通过用h(i)取代h(i-1)来更新存储器110。从方框614，流程继续进行到方框616(下面讨论)。

在方框616，配置信号发生器128产生新的配置信号，该配置信号包括h(i)以及表示b(i)的发射功率pb-tx的值，pb-tx。从方框616，流程继续进行到决策方框618，在决策方框618中，配置信号发生器128确定作为发送配置信号的下一个实例的条件、足够的时间是否已经过去。将回想起，中央节点106以及更具体地说是配置信号发生器128被配置成按间隔iconfig周期性地发射配置信号。如果决策方框604的结果为否(足够时间尚未过去)，则配置信号发生器128等待，例如，流程继续进行到决策方框602’，在决策方框602’中，处理器116确定任何退出标准是否已经被满足。如果决策方框602’的结果为是(退出标准中的一个或多个被满足)，则流程继续进行到方框613，并且结束。如果决策方框602’的结果为否(退出标准中没有一个被满足)，则流程继续进行以回到决策方框618的输入。

如果决策方框618的结果为是(足够时间has已经过去)，则流程继续进行到方框620。在方框620，配置信号发生器128(经由无线if114”和无线单元114’)发送配置信号的下一个实例。从方框620，流程循环回到决策方框602(上面已讨论)。

如所指出的，g(其表示终端节点102的性能目标)的值以及加权函数xt(sf,g)和xp(sf,g)可分别从存储器110读取。作为终端节点102的实例的初始配置的一部分，g的值以及加权函数xt(sf,g)和xp(sf,g)可被存储在存储器110中。可选地，g的值、加权函数xt(sf,g)和加权函数xp(sf,g)可分别被更新，例如，配置信号304的实例中所包括的附加的一条信息。例如，与处理器108合作，无线if114”可从配置信号304的实例提取更新的g的值、更新的加权函数xt(sf,g)和/或更新的加权函数xp(sf,g)，然后存储各自的更新，例如，通过分别覆写它们的对应的前身。

本发明不限于附图中例示说明的且在上面详细描述的特定实施例。本领域技术人员将认识到，可想出其他布置。本发明包含所公开的每个实施例的各种特征的每一个可能的组合。本文中对于各种实施例描述的元素中的一个或多个可以比明确描述的方式更分离的或集成的方式实现，或者在某些情况下甚至被移除或被使得不可操作，如根据特定应用有用的那样。虽然已经参照特定的说明性实施例描述了本发明，但是在不脱离权利要求书中所述的本发明的精神和范围的情况下，可构造本发明的修改和变化。

虽然已经在本文中明确讨论的实施例的上下文中描述了本发明，但是本领域技术人员将意识到，本发明能够被以(各种形式的)包含计算机可执行指令的计算机可用介质的形式实现和分布，并且不管用于执行分布的计算机可用介质的特定类型如何，本发明都同样地适用。示例性的计算机可用介质耦合到计算机，这样的计算机可从该计算机可用介质读取包括计算机可执行指令的信息，并且(可选地)将信息写到该计算机可用介质。可替代地，计算机可用介质可集成到计算机。当计算机可执行指令被加载到计算机中并且被计算机执行时，计算机变为用于实施本发明的设备。例如，当计算机可执行指令被加载到通用计算机中并且被通用计算机执行时，通用计算机变为从而被配置成专用计算机。合适的计算机可用介质的例子包括：易失性存储器，比如随机存取存储器(ram)；非易失性应编码或可编程类型的介质，比如只读存储器(rom)或可擦除可电编程只读存储器(eeprom)；可记录类型和/或可重新记录介质，比如软盘、硬盘驱动器、紧凑盘(cd)、数字多功能盘(dvd)等；以及传输类型的介质，例如，数字和/或模拟通信链接，比如基于电流传导器、光传导器和/或电磁辐射的那些。

尽管已经详细地描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的其最广泛的形式的精神和范围的情况下，可对本文中所公开的本发明进行各种改变、替换、变更、增强、细微变化、渐变、形式降级、变化、修正、改进和减除。