用于无线网络中的低功率设备的方法和布置的制作方法_2

文档序号:8532167阅读:来源:国知局
本电脑、蜂窝电话、PDA(个人数字助理)、或者另一使能无线的设备。因而,通信设备可以为 移动的或者固定的。例如,通信设备1010可以包括无线局域网(LAN)路由器以互连诸如为 关于家庭或者小办公室散布的通信设备1030、1050、以及1055的传感器。作为实例,传感器 可以测量植物的水分含量、测量湿度、测量温度、测量设备的功耗、测量水的使用情况、监控 雨水、或者类似物。
[0026] 周期性地,通信设备1030可以发起与通信设备1010的通信以上传传感器数据或 者用于维护。在其它实施例中,通信设备1030可以仅仅响应通信并且可以不包括发起通信 的逻辑。
[0027] 当初始建立时,通信设备1030可以检测由通信设备1010发送、由通信设备1010 的媒体访问控制(MAC)子层逻辑1018产生、并且使用诸如为图IA中图示的用于IEEE 802. Ilah IMHz的系统的前导格式1060的前导封装的信标。而其他实施例可以实现不同于 IMHz的带宽,通信设备1030可以实现使用32点快速傅里叶变换(FFT)而非64点FFT的 IMHz带宽操作模式,提供更少的复杂性和潜在的更少的功耗。
[0028] 前导格式1060可以包括短训练域(STF),具有在IMHz的带宽处的2倍重复,意味 着可以在前导中发送两个STF序列。前导格式1060可以包括长训练域(LTF),该长训练域 (LTF)以双保护间隔(DGI)、伴随两个长训练序列(LTS)、保护间隔(GI)、另一 LTS、另一 GI、 以及另一 LTS来图示。LTF之后可以伴随信号域、用于多输入多输出操作的附加 LTF、以及 数据有效负荷。
[0029] 通信设备1030可以使用关联请求来响应信标。在某些实施例中,通信设备1030 可以表示为支持标准的调制和编码方案(MCS)的子集的能力或者配置。标准的MCS可以包 括MCS 0到MCS 7。作为实例,通信设备1030可以指示通信装置1030仅仅支持单个流,该 单个流由使用2 X重复的码率1/2的二相相移键控(BPSK)(此后称作MCS Or印2模式)、 MCS 0 (BPSK,码率1/2)、MCS 1 (正交相移键控(QPSK),具有码率1/2)以及MCS 2 (QPSK,具 有码率3/4)组成。
[0030] 在这样的实施例中,通信设备1030可以包括发送机前端1042中、以及在某些实施 例中、物理层(PHY)收发机(RX/TX) 1040的接收机前端1043中的明显的新的、非常低的功 耗架构。例如,发送机前端1042可以在没有在发送链中的功率放大器的情况下操作。在没 有功率放大器的情况下,通常由功率放大器引入到发送中的失真没有出现,因此,发送机还 可以在没有在发送机前端1042的发送链中的预失真电路的情况下操作。在这些实施例中 的若干实施例中,通信设备1030还可以以发送机前端1042的发送链中的低分辨率数字模 拟和数字模拟滤波器的减少的级数来操作。在某些实施例中,功率放大器、预失真电路、高 分辨率的数字模拟转换器、和/或滤波的级的不存在可以放宽其它组件的规格,并且因而 可以允许发送机前端1042的其它组件中的功耗减少。
[0031] 在某些实施例中,通信设备1030可以在没有接收机前端1043的接收链中的低噪 声放大器(LNA)的情况下操作。除此之外,通信设备1030将使用接收机前端1043的接收 链中的更低分辨率的A/D和滤波器。进而,LNA可以是接收诸如为互调产物的信号失真的 主要贡献者。移除LNA允许其它组件相对于在用于发送机的功率放大器的情况下的放宽。
[0032] 在其它实施例中,通信设备1030可以配置为当可用时从MCS的子集中选择MCS, 但是能够以标准的MCS-MCSO到MCS7中的任意者来操作。在这样的实施例中,MAC子层逻 辑1038可以以将通信设备1030倾向在MCS的子集内操作发送信号到通信设备1010的关 联请求来响应。在若干实施例中,通信设备1010可以接受MCS的子集,并且可以以例如关 联响应中的确认指示来响应。在其它实施例中,通信设备1030可以发送另一管理帧以协商 MCS的子集的使用,诸如探针或者省电轮询、或者类似物。
[0033] 在从通信设备1010接收对使用子集中的MCS来通信的确认响应后,通信设备1030 可以开始使用子集中的MCS来接收通信并且发送机前端1042和/或接收机前端1043可以 实现低功率模式,其中发送机前端1042可以旁路功率放大器、旁路预失真电路、关闭滤波 的级、以及减小D/A的分辨率以减少功耗。在某些实施例中,接收机前端1043也可以通过 旁路低噪声放大器、关闭滤波的级、以及减小A/D分辨率来减少接收链中的功耗。在其他实 施例中,MC逻辑1038可以命令接收机前端的低功率逻辑进入低功率模式和/或命令发送 机的低功率逻辑进入低功率模式。
[0034] 在进一步的实施例中,通信设备1010可以促进数据卸载。例如,为低功率传感器 的通信设备可以包括数据卸载方案以,例如,经由Wi-Fi、另一通信设备、蜂窝网络、或者类 似物通信,以用于减少在等待接入例如无线路由器中消耗的功耗和/或增加带宽可用性的 目的。从诸如为计量站点的传感器接收数据的通信设备可以包括数据卸载方案以,例如,经 由Wi-Fi、另一通信设备、蜂窝网络、或者类似物来通信,以用于减少网络1005的拥塞的目 的。
[0035] 网络1005可以代表多个网络的互连。作为实例,网络1005可以与诸如为因特网 或者内联网的广域网耦接,并且可以互连经由一个或多个集线器、路由器、或者交换机来有 线或者无线互连的本地设备。在本实施例中,网络1005通信地耦接通信设备1010、1030、以 及1050。通信设备1050可以为发送数据到通信设备1010的第二传感器。通信设备1055 可以为例如与通信设备1010通信地耦接的传感器,并且可以与通信设备1030和1050足够 近,以检测来自通信装置1030和1050的传输。
[0036] 通信设备1010和1030分别包括存储器1011和1031、以及介质访问控制(MAC)子 层逻辑1018和1038。诸如为动态随机访问存储器(DRAM)的存储器1011U031可以存储 帧、前导、以及前导结构、或者其一部分。帧还被称作MAC层协议数据单元(MPDU),并且前导 结构可以建立和维持发送设备与接收设备之间的同步通信。
[0037] MAC子层逻辑1018、1038可以生成帧并且物理层逻辑1041可以用诸如为图IA中 的前导1060的前导来封装帧以产生物理层数据单元(Prou)。作为实例,通信设备1030可 以与做出通信设备1030的附近区域中的环境的测量的传感器集成,并且可以发送包括与 测量相关的数据的分组到通信设备1010。在响应中,通信设备1010可以发送确认到通信装 置1030,指示数据分组的接收。
[0038] 通信设备1010、1030、1050、以及1055中每个可以包括收发机(RX/TX),诸如收发 机(RX/TX) 1020和1040。每个收发机1020、1040包括包括RF发送机和RF接收机的无线电。 每个RF发送机施加(impress)数字数据到RF频率以用于通过电磁辐射的数据发送。RF接 收机以RF频率接收电磁能量,并且从中提取数字数据。图1可以描述多个不同的实施例, 包括具有例如四个空间流的多输入多输出(MMO)系统,并且可以描述退化系统,其中通信 设备1010、1030、1050、以及1055中的一个或多个包括具有单个天线的接收机和/或发送 机,包括单输入单输出(SISO)系统、单输入多输出(SIMO)系统、以及多输入单输出(MISO) 系统。
[0039] 收发机(RX/TX) 1020和1040可以分别包括物理(PHY)层逻辑1021和1041。物理 (PHY)层逻辑1021U041可以包括逻辑以进入低功率模式以及逻辑以退出低功率模式。
[0040] 在众多实施例中,收发机1020和1040实现正交频分复用(OFDM)。OFDM为在多个 载波频率上编码数字数据的方法。OFDM为用作数字多载波调制方法的频分复用方案。大量 紧密间隔的正交子载波信号用于携带数据。将数据划分成若干个并行数据流或者信道,对 于每个子载波,一个数据流或者信道。每个子载波使用低符号速率的调制方案来调制,维持 总数据率类似于相同带宽中的传统单载波调制方案。
[0041] OFDM系统使用若干个载波、或者"音调",以用于包括数据、导频、保护、以及迫零的 功能。数据音调用于经由信道中的一个信道来在发送机与接收机之间传送信息。导频音调 用于维持信道,并且可以提供关于时间/频率和信道跟踪的信息。并且保护音调可以帮助 信号遵循频谱屏蔽(mask)。直流分量(DC)的迫零可以用于简化直接转换接收机设计。并 且保护间隔可以在传输期间由发送机的前端插入在符号之间,诸如每OFDM符号之间、以及 短训练域(STF)和长训练域之间(LTF)符号之间,以避免可能会导致多径失真的符号间干 扰(ISI)。
[0042] 在一个实施例中,通信设备1010可选地包括数字波束形成器(DBF) ABF将信息信 号变换成经由无线电应用于天线阵列1024的元件的信号。天线阵列1024为个体的、单独 激励的天线元件的阵列。应用到天线阵列1024的元件的信号使得天线阵列1024辐射例如 一到四个空间信道。这样形成的每个空间信道可以携带到通信设备1030、1050、以及1055 中的一个或多个的信息。类似地,通信设备1030包括收发机1040以从通信设备1010接收 信号和向通信设备1010发送信号。收发机1040可以包括天线阵列1044和可选的DBF。
[0043] 图IB描述了在900兆赫兹(MHz)和2. 4千兆赫兹(GHz)处的新的
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