用于无线网络中的低功率设备的方法和布置的制作方法
【专利说明】用于无线网络中的低功率设备的方法和布置
【背景技术】
[0001] 实施例是在无线通信领域中。更特别地，实施例在新的低功率设备架构和操作领 域中。
【附图说明】
[0002] 图1描述了包括多个通信设备的示例无线网络的实施例，该多个通信设备包括多 个固定或者移动通信设备；
[0003] 图IA描述了包括用于IMHz带宽电气与电子工程师协会（IEEE)802. Ilah设备的 前导格式的分组结构的实施例；
[0004] 图IB描述了在900兆赫兹（MHz)和2. 4千兆赫兹（GHz)处新的低功率架构设备 与典型的设备之间的链路范围与调制和编码方案（MCS)比较的实施例；
[0005] 图IC描述了使用256和1024个字节分组的标准设备与新的低功率架构设备之间 的电池寿命的比较的实施例；
[0006] 图ID描述了使用256和1024个字节分组的新的低功率架构设备相对于标准设备 的电池寿命的百分比改进的实施例；
[0007] 图2描述了新的低功率架构设备以生成和在无线网络中发送短确认传递的实施 例；
[0008] 图3A-B描述了流程图以发送和接收指示以进入低功率模式的实施例；
[0009] 图4A-B描述了流程图以使用如图2中图示的发送机和接收机来发送和接收通信 的实施例。
【具体实施方式】
[0010] 以下是对附图中所描述的新颖实施例的详细描述。但是，提供的详细的量并非旨 在限制所描述的实施例的预期的变形；相反，权利要求和详细描述在于覆盖如由所附权利 要求所限定的落入本教导的精神和范围内的所有修改、等价物、以及替代物。下面的详细描 述设计用于使得这样的实施例对于具有本领域普通技术的人员可理解。
[0011] 在电气与电子工程师协会（IEEE)802. Ilah系统中，定义的操作带宽是1兆赫兹 (MHz)和一组降频的IEEE 802. Ilac带宽，即2、4、8和16MHz，其中降频是IOX。IMHz速 率不从IEEE 802. lln/ac带宽中取得，并且因而这一模式被或多或少地独立设计。与IEEE 802. Ilac设备中的最小64点FFT相比，IMHz系统使用32点的快速傅里叶变换（FFT)。那 32个子载波的24个将用于数据以及2个用于导频。额外地，2 X重复模式被包括，其提供了 更长范围的通信，其通过添加第二短训练域、第二长训练域、第二信号域来将符号数加倍。 并且，在众多实施例中，再次为了低功率和/或范围扩展，还引入使用具有2x重复的二进制 相移键控（BPSK)的低速率有效负荷模式。
[0012] 用于IEEE 802. Ilah设备的所识别的目标应用为室内和室外传感器和蜂窝卸载。 很可能是主要的应用将是传感器网络，并且将关注于满足非常严格的功率要求的低功率传 感器设备。在大多数实例中，对于这些传感器，期望有效负荷小（几百字节）。使用包括传 感器装置到802. 11设备族中，非常低的功耗的新要求将导致新颖的架构，并且已经导致这 里描述的新的低功率架构设备的实施例。实施例可以具有功率要求，由此，传感器设备需要 操作数月甚至数年而不更换电池。额外地，在这些应用中，电池还将是小的，AA/AAA或硬币 型电池。
[0013] 实施例可以包括与新的低功耗架构设备相关的方法和安排。某些实施例可以例如 与IEEE 802. Ilah标准的新设备种类相关联。这一新的种类定义了具有低功率架构的传感 器设备的操作。众多实施例可以限定只需要支持用于例如IEEE 802. Ilah的调制和编码方 案（MCS)的子集的传感器设备的种类。在若干实施例中，这些MCS可以包括所有单个流，并 且由使用2倍重复的具有码率1/2的BPSK (此后称作MCS Or印2模式）、接着MCS 0(BPSK， 码率 1/2)、MCS I (QPSK，码率 1/2)和 MCS 2 (QPSK，码率 3/4)组成。
[0014] 其他实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 一旦与接入点（AP)协商，可以操作在减少的MCS集中。在这样的实施例中，低功率架构设 备的MAC逻辑可以通过配置/能力交换来协商MCS的子集，其中低功率架构设备可以将偏 好或者配置用信号发送到AP，以操作在减少的MCS集内。
[0015] 另外的实施例通过修改新的低功率设备的架构来解决功耗。作为实例，众多实施 例移除、修改或者旁路前端发送机电路和/或前端接收机电路的一部分。关于发送机电路， 众多实施例移除或者旁路发送链中的功率放大器。由功率放大器引起的失真导致严格的数 字和/或模拟滤波的要求、以及部分地支配的数字模拟（D/A)大小。当操作在功率有效区 域中时，功率放大器变得非线性。因而，通过使用严格的滤波、以及以高保真信号（高的D/A 精度）来操作，或者通过使用在功率放大器之前经由发送机前端的前端发送链中的预失真 电路的信号预失真，众多设备抵抗功率放大器失真。
[0016] 许多实施例实现了不包括预失真电路、实现数字和模拟滤波两者的更低水平并且 实现D/A的更低的分辨率的架构。在其他实施例中，低功率架构设备可以进行操作在具有 功率放大器的传统上下文、没有功率放大器的新的架构这两者中，并且所有的传统电路将 包括在标准设备上。但是，这样的实施例可以设计成旁路功率放大器、减小D/A的分辨率、 以及旁路或者以其它方式减少模拟和数字滤波器的级数。
[0017] 对于接收机，另外的实施例可以移除（或者取决于设备要求而旁路）接收机低噪 声放大器（LNA)。除此之外，在众多实施例中，接收机可以使用更低分辨率的模拟数字转换 器（A/D)和滤波器。在LNA的情况中，设备还是接收诸如为互调产物的信号失真的主要贡 献者。消除或者旁路LNA允许其它组件的得到缓解。
[0018] 众多实施例可以针对家庭或者小的办公环境。如将在图IB中示出的，建议的架构 的链路预算提供了使用IEEE 802. llg/n 2.4GHz的设备当前获得的覆盖。额外地，实施例 可以提供比当前使用5GHz的设备所给予的更长的范围。某些实施例可以利用传感器以用 于家庭保健、诊所、或者医院，用于监控病人的保健相关的事件和生命体征，诸如跌倒检测、 药瓶监控、体重监控、睡眠呼吸暂停，血糖水平、心脏节律、以及类似物。为这样的服务设计 的实施例一般需要比IEEE 802. lln/ac系统中提供的设备低得多的数据速率和低得多（超 低）的功耗。
[0019] 各种实施例可以设计以解决与减少设备的功耗相关联的不同的技术问题。作为实 例，某些实施例可以设计以解决一个或多个技术问题，诸如减少支持通信所需的电路的复 杂性、减少增加支持电路的复杂性的内部失真、维持执行复杂通信的能力、以及类似物。
[0020] 诸如为以上讨论的那些的不同的技术问题可以通过一个或多个不同的实施例来 解决。作为实例，解决减少设备的功耗的某些实施例可以通过一个或多个不同的技术手段 来这样做，诸如定义用于通信的MCS的子集、消除发送链中的低功率放大器的使用、消除接 收链中的低噪声放大器的使用、消除预失真电路的使用、操作在更低的D/A分辨率、以更少 的数字和模拟滤波来操作、以及类似物。
[0021] 实施例可以促进无线通信。某些实施例可以包括低功率无线通信，如蓝牙?、 无线局域网（WLAN)、无线城域网（WMN)、无线个域网（WPAN)、蜂窝网络、网络中的通信、消 息系统、以及智能设备以促进这样的设备之间的交互。进而，某些无线实施例可以并入单个 天线，而其他实施例可以采用多个天线。该一个或多个天线可以与处理器和无线电耦接以 发送和/或接收无线电波。作为实例，多输入和多输出（ΜΙΜΟ)是使用携带经由发送机和接 收机两者处的多个天线的信号的无线信道，以提高通信性能。
[0022] 这里描述的逻辑、模块、设备以及接口可以执行可以以硬件和/或代码来实现的 功能。硬件和/或代码可以包括设计以完成功能性的软件、固件、微码、处理器、状态机、芯 片组、或者其组合。
[0023] 实施例可以促进无线通信。某些实施例可以整合低功率无线通信，如丨蓝牙?、无 线局域网（WLAN)、无线城域网（WMN)、无线个域网（WPAN)、蜂窝网络、电气与电子学工程师 协会（IEEE) ΙΕΕΕ802. 11-2012、IEEE信息技术标准一系统间的通信和信息交换一局域和城 域网一具体要求一第11部分：无线LAN媒体访问控制（MAC)和物理层（PHY)规范（http:// standards, ieee. org/getieee802/download/802. 1 1-2012. pdf)、网络中的通信、消息系 统、以及智能设备，以促进这样的设备之间的交互。进而，某些无线实施例可以并入单个天 线，而其他实施例可以采用多个天线。
[0024] 虽然下面描述的特定实施例中的某些实施例将引用具有特定配置的实施例，诸如 对IEEE 802. Ilah系统的IMHz操作的关注。这里给出的实施例也实现在2、4、8和16MHz 模式中，但是针对IMHz模式来讨论并且那些本领域技术人员将认识到，本公开内容的实施 例可以有利地具有类似问题或者难题的其他配置来实现。
[0025] 现在转到图1，示出了无线通信系统1000的实施例。无线通信系统1000包括为 通过线线路或者无线地连接到网络1005的通信装置1010。通信设备1010可以经由网络 1005来与多个通信设备1030和1050进行无线通信。通信设备1010、1030、和1050、以及 1055可以包括传感器、站点、接入点、集线器、交换机、路由器、计算机、膝上型计算机、笔记