用于无线通信设备的低能耗节能快速重新连接的制作方法

本公开内容总体上涉及无线通信设备，并且更具体地，涉及减少无线通信设备的功耗。

背景技术：

无线通信设备可以经由一种或更多种通信方式例如wifi连接或蓝牙连接来彼此通信。因此，这样的无线通信可以以与无线通信协议兼容的方式实现。此外，这样的无线通信设备可以包括各种硬件部件以促进这样的通信。例如，无线通信设备可以包括传输介质，该传输介质可以包括一个或更多个天线。用于在无线通信设备之间建立和重新建立连接的传统技术仍然受到限制，因为它们无法有效地重新建立连接。

技术实现要素：

本发明提供了一种方法，包括：确定至少第一无线通信设备应当转换到低功率模式；使用第一无线通信设备的第二逻辑将第一无线通信设备的第一逻辑转换到低功率模式，第一逻辑实现蓝牙无线通信协议的主机栈，第二逻辑实现蓝牙无线通信协议的控制器栈，并且转换到低功率模式包括暂停第一无线通信设备与第二无线通信设备之间的通信连接；以及将第一无线通信设备的第一逻辑转换到活动模式，转换到活动模式重新建立第一无线通信设备与第二无线通信设备之间的通信连接。

本发明提供了一种无线通信设备，包括：天线；收发器，其被配置成经由天线发送和接收信号；处理设备，其包括：第一逻辑，其被配置成实现蓝牙无线通信协议的主机栈，并且第一逻辑被配置成：确定至少第一无线通信设备应当转换到低功率模式；以及第二逻辑，其被配置成实现蓝牙无线通信协议的控制器栈，并且第二逻辑被配置成：将第一逻辑转换到低功率模式，其中，转换到低功率模式包括暂停无线通信设备与另一无线通信设备之间的通信连接；以及将第一逻辑转换到活动模式，其中，转换到活动模式重新建立无线通信设备与另一无线通信设备之间的通信连接。

本发明提供了一种无线通信设备，包括：天线；收发器，其被配置成经由天线发送和接收信号；处理设备，其包括：第一逻辑，其被配置成实现蓝牙无线通信协议的主机栈；以及第二逻辑，其被配置成实现蓝牙无线通信协议的控制器栈，并且第二逻辑被配置成：将第一逻辑转换到低功率模式，其中，转换到低功率模式包括暂停无线通信设备与另一无线通信设备之间的通信连接；以及将第一逻辑转换到活动模式，其中，转换到活动模式重新建立无线通信设备与另一无线通信设备之间的通信连接。

附图说明

图1示出了根据一些实施方式配置的用于无线通信设备的节能快速连接的系统的示例。

图2示出了根据一些实施方式配置的用于无线通信设备的节能快速连接的另一系统的示例。

图3示出了根据一些实施方式配置的用于无线通信设备的节能快速连接的又一系统的示例。

图4示出了根据一些实施方式实现的用于无线通信设备的节能快速连接的方法的示例。

图5示出了根据一些实施方式实现的用于无线通信设备的节能快速连接的另一方法的示例。

图6示出了根据一些实施方式实现的用于无线通信设备的节能快速连接的又一方法的示例。

具体实施方式

在以下描述中，阐述了许多具体细节，以提供对所提出的概念的透彻理解。所提出的概念可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下进行实践。在其他情况下，没有详细描述众所周知的处理操作，以免不必要地模糊所描述的概念。虽然将结合具体示例描述一些概念，但是应当理解，这些示例并不旨在是限制性的。

图1示出了根据一些实施方式配置的用于无线通信设备的节能快速连接的系统的示例。如以上所讨论的，各种无线通信设备可以经由一个或更多个无线通信介质彼此通信。例如，无线通信设备可以经由wifi连接或蓝牙连接彼此通信。在各种实施方式中，无线通信设备可以在数据传输发生之前首先建立连接或通信链路。如下文将更详细讨论的，本文公开的无线通信设备和实现这样的无线通信设备的系统例如系统100，被配置成以降低的功耗建立和重新建立连接。因此，本文公开的实施方式使得能够进入和退出低功率模式例如深度睡眠模式，以及在这样的转换之后以降低的功耗建立连接。

在各种实施方式中，系统100可以包括可以是无线通信设备的第一设备110。如以上所讨论的，这样的无线通信设备可以与一个或更多个无线传输协议例如wifi协议或蓝牙协议兼容。在一些实施方式中，第一设备110是与蓝牙低能耗规范和协议(也称为蓝牙智能(bluetoothsmart))兼容的低能耗蓝牙设备。此外，这样的无线通信设备可以是智能设备例如在可穿戴设备中发现的那些智能设备，或者可以是监测设备例如在智能建筑物、环境监测以及能源管理中发现的那些监测设备。应当理解，这样的无线通信设备可以是任何合适的设备，例如在汽车、其他交通工具以及甚至医疗植入物中发现的设备。

如图1所示，各种无线通信设备可以经由一个或更多个无线通信介质彼此通信。如图1所示，第一设备110均可以包括天线例如天线104。第一设备110还可以包括处理设备108以及收发器106。如下面将更详细讨论的，这样的处理设备、收发器以及无线电设备可以被配置成与其他设备建立通信连接，并且经由这样的通信连接传送数据包形式的数据。更具体地，如下面将参照图3以及图4至图6更详细地讨论的，第一设备110的不同部件例如基带和控制器栈可以被配置成实现连接建立和重新建立的不同部分，使得在退出低功率模式之后连接的重新建立不利用主机栈或其下层的(underlying)处理器逻辑，该处理器逻辑可以使用处理器内核来实现，并且整体功耗降低。

在一些实施方式中，系统100还可以包括也可以是无线通信设备的第二设备120。与以上所讨论的类似，第二设备120可以与一个或更多个无线传输协议例如wifi协议或蓝牙协议兼容。此外，第二设备120也可以是智能设备或其他设备例如在汽车、其他交通工具以及医疗植入物中发现的那些设备。在各种实施方式中，第二设备120可以是与第一设备110不同类型的设备。如以上所讨论的，第二设备120中的每一个可以包括天线例如天线122以及处理设备126和收发器124，其也可以被配置成与其他设备建立通信连接，并且经由这样的通信连接传送数据包形式的数据。如以上所讨论的，第二设备120还可以被配置成实现连接建立和重新建立的不同部分，使得在退出低功率模式之后连接的重新建立不利用主机栈或其下层的处理器逻辑，并且整体功耗降低。

图2示出了根据一些实施方式配置的用于无线通信设备的节能快速连接的另一系统的示例。在各种实施方式中，系统200可以包括第一设备110和第二设备120。系统200还包括各种接入点，例如被配置成管理第一设备110和第二设备120与通信网络例如网络230之间的通信的接入点208。因此，许多无线通信设备可以通过广泛实现的通信网络例如因特网来彼此通信。

在各种实施方式中，系统200还包括接入点202、第三设备204以及第四设备206。与以上所讨论的类似，接入点202可以被配置成管理第三设备204和第四设备206与通信网络例如网络230之间的通信。因此，如图2所示，系统200可以包括与多个不同的设备组耦接的多个接入点。以这种方式，各种设备可以经由网络230彼此通信，并且这样的通信可以通过接入点例如接入点202和接入点208管理和调度。在一些实施方式中，接入点可以在彼此之间传递通信和请求，以促进跨多个不同设备的网络业务的调度。例如，接入点202可以从第一设备110、第二设备120、第三设备204以及第四设备206调度请求，其中，来自第一设备110和第二设备120的请求和业务通过接入点208传递。

图3示出了根据一些实施方式配置的用于无线通信设备的节能快速连接的又一系统的示例。更具体地，图3示出了可以包括无线通信设备301的系统例如系统300的示例。应当理解，无线通信设备301可以是以上讨论的第一设备110、第二设备120、第三设备204或第四设备206中的任何一个。在各种实施方式中，无线通信设备301包括收发器例如收发器303，收发器303可以是诸如以上讨论的收发器106和124的收发器。在一个示例中，系统300包括收发器303，收发器303被配置成使用可以包括天线321的通信介质来发送和接收信号。如以上所提到的，收发器303可以包括在蓝牙无线电设备中，并且可以与蓝牙低能耗通信协议兼容。在一些实施方式中，收发器303可以与wifi协议例如802.11ax协议兼容。因此，收发器303可以包括被配置成经由天线321生成信号以及接收信号的部件，例如调制器和解调器以及一个或更多个缓冲器和滤波器。

在各种实施方式中，系统300还包括处理设备324，处理设备324可以包括使用一个或更多个处理器内核实现的逻辑。因此，如下面将更详细讨论的，处理设备324被配置成实现第一逻辑和第二逻辑。在各种实施方式中，处理设备324包括被配置成实现连接建立、断开以及重新建立操作的一个或更多个处理设备，下面将更详细地描述这些操作。在各种实施方式中，处理设备324包括被配置成实现介质接入控制(mac)层的一个或更多个部件，mac层被配置成控制与无线传输介质相关联的硬件，例如与wifi传输介质相关联的硬件。在一个示例中，处理设备324可以包括处理器内核块310，处理器内核块310可以被配置成实现驱动器例如蓝牙驱动器和/或wifi驱动器。处理设备324还可以包括可以被配置成包括微码的数字信号处理器(dsp)内核块312。

在各种实施方式中，处理器内核块310包括多个处理器内核，多个处理器内核各自被配置成实现无线协议接口的特定部分。例如，蓝牙协议可以使用其中软件被实现为层的堆栈的蓝牙栈来实现，并且这样的层被配置成划分用于实现蓝牙通信协议的特定功能。在各种实施方式中，主机栈使用处理器内核块310内的第一处理器来实现，并且控制器栈使用处理器内核块310内的第二处理器来实现。主机栈包括用于蓝牙网络封装协议、射频通信、服务发现协议的层以及各种其他高级数据层。控制器栈包括链路管理协议、主机控制器接口、可以是低能耗链路层的链路层以及各种其他定时关键层。

因此，根据各种实施方式，主机栈和控制器栈的操作可以在处理器内核块310的两个不同的处理器内核上实现。以这种方式，对连接的建立、断开和连接的重新建立的管理被划分至处理器内核块310的单个处理器内核，并且因为两个处理器内核没有用于这些操作，所以功耗降低。

系统300还包括耦接至天线321的射频(rf)电路302。在各种实施方式中，rf电路302可以包括各种部件例如rf开关、双工器以及滤波器。虽然图3将系统300示出为具有单个天线，但是应当理解，系统300可以具有多个天线。因此，rf电路302可以被配置成选择用于发送/接收的天线，并且可以被配置成经由总线例如总线311在所选择的天线例如天线321与系统300的其他部件之间提供耦接。

系统300包括存储器系统308，存储器系统308被配置成存储与下面更详细讨论的连接管理操作相关联的一个或更多个数据值。因此，存储器系统308包括存储设备，该存储设备可以是被配置成存储这样的数据值的非易失性随机存取存储器(nvram)，并且还可以包括被配置成提供本地高速缓存的高速缓存。在各种实施方式中，系统300还包括主机处理器313，主机处理器313被配置成实现由系统300实现的处理操作。

应当理解，以上描述的部件中的一个或更多个可以在单个芯片或不同芯片上实现。例如，收发器303和处理设备324可以在同一集成电路芯片例如集成电路芯片320上实现。在另一示例中，收发器303和处理设备324可以各自在其自身的芯片上实现，并且因此可以作为多芯片模块分开布置或者布置在公共基板例如印刷电路板(pcb)上。还应当理解，系统300的部件可以在低能耗设备、智能设备或交通工具例如机动车的环境中实现。因此，一些部件例如集成芯片320可以在第一位置中实现，而其他部件例如天线321可以在第二位置中实现，并且两者之间的耦接可以经由耦接器例如rf耦接器322来实现。

图4示出了根据一些实施方式实现的用于无线通信设备的节能快速连接的方法的示例。如以上所讨论的，各种无线通信设备可以经由一个或更多个无线通信介质彼此通信。此外，无线通信设备可以在数据传输发生之前首先建立连接或通信链路，并且可以断开以实现低功率模式。如下面将更详细讨论的，一旦退出低功率模式，连接可以以降低的功耗重新建立。因此，本文公开的实施方式使得能够以降低的功耗进入和退出低功率模式例如深度睡眠模式。

因此，方法400可以从操作402开始，在操作402期间，可以确定是否要实现低功率模式。在各种实施方式中，可以通过可以包括在无线通信设备中的系统部件例如以上讨论的处理设备324做出该确定。例如，至少部分地由耦接至处理设备的主机处理器执行的应用可以向处理设备发送消息。处理器内核块310的第一逻辑可以接收该消息，并且基于该消息确定应当实现低功率模式。

方法400可以进行到操作404，在操作404期间，无线通信设备的至少一个部件可以转换到低功率模式。因此，在操作402处在其处做出确定的无线通信设备可以与其所连接的其他无线通信设备进行通信。在一个示例中，第一无线通信设备可以是主设备，并且其可以连接至可以是从设备的若干其他无线通信设备。在操作404期间，主设备可以命令从设备暂停连接，并且还可以命令从设备进入低功率模式例如深度睡眠。此外，可以实现一个或更多个基带断开操作，并且可以进入低功率模式，在该低功率模式下，主机栈下层的逻辑可以被断电。

方法400可以进行到操作406，在操作406期间，在指定时间量之后可以转换到活动模式。在各种实施方式中，在操作404期间，主设备和从设备可能已经识别出等待重新建立连接的指定时间量。下面参照图5更详细地讨论关于指定时间量的确定的另外的细节。因此，在经过指定时间量之后，主设备和从设备可以给其主机栈下层的相应逻辑上电，并且可以重新建立连接。

图5示出了根据一些实施方式实现的用于无线通信设备的节能快速连接的另一方法的示例。如以上所讨论的，各种无线通信设备可以经由一个或更多个无线通信介质彼此通信。此外，无线通信设备可以首先建立连接或通信链路，并且可以断开以实现低功率模式。如下面将更详细讨论的，一旦退出低功率模式，连接可以以降低的功耗重新建立。

因此，方法500可以从操作502开始，在操作502期间，可以在至少两个无线通信设备之间建立连接。如下面将参照图6更详细讨论的，无线通信设备可以彼此通信以建立通信链路或连接，所述通信链路或连接可以用于发送和接收作为与无线传输协议例如蓝牙协议兼容的数据包的数据。在一些实施方式中，至少两个无线通信设备可以具有分级关系。例如，第一设备可以是主设备，并且第二设备可以是从设备。

方法500可以进行到操作504，在操作504期间，可以确定是否应当实现低功率模式。与以上讨论的类似，可以通过可以包括在无线通信设备中的系统部件例如处理设备做出该确定。例如，至少部分地由耦接至处理设备的主机处理器执行的应用可以向处理设备发送消息。处理器可以接收该消息，并基于该消息确定应当实现低功率模式。在一个示例中，第一处理器可以被配置成实现主机栈，并且可以从应用接收消息。第一处理器然后可以向被配置成实现控制器栈的第二处理器发出命令。以这种方式，消息和确定可以被转发到第二处理器。

方法500可以进行到操作506，在操作506期间，可以生成低功率模式命令。在各种实施方式中，第一设备的一个或更多个部件可以生成低功率模式命令，并且可以向第二设备发送该命令。如以上所讨论的，第一设备可以是主设备，并且第二设备可以是从设备。因此，主设备可以生成命令并且向从设备发送命令。如以上所讨论的，第二处理器可以用于实现链路层，并且链路层的操作可以被配置成实现特定的低功率模式命令。例如，低功率模式请求可以被配置成识别唤醒时间，在该唤醒时间处，从设备应当退出低功率模式、转换到活动模式并且开始广播通告信号。以这种方式，主设备和从设备可以协调并且同意以下指定时间段：在该指定时间内应当实现低功率模式。

在各种实施方式中，低功率模式命令从主设备的链路层发送至从设备的链路层。例如，低功率模式命令可以是节能命令，并且可以在不使用主机栈或其下层的处理器的情况下被发送和接收。以这种方式，主机栈下层的处理器不用于通信链路的断开和重新建立，并且不需要使用更高级别的协议例如通用属性配置文件(gatt)和安全管理器协议(smp)过程，因此进一步降低了功耗。

在各种实施方式中，基于无线通信设备的一个或更多个操作特性来确定指定时间段的持续时间。例如，可以基于无线通信设备的功率特性、处理器内核的工作电压以及收发器的工作频率来确定指定时间段。在各种实施方式中，也可以利用另外的特性例如待机电流(standbycurrent)消耗和有功电流消耗，所述另外的特性也可以与诸如无线通信设备的发送机处的输出功率、无线通信设备之间的距离以及来自在其中实现无线通信设备的环境的干扰等的特性相关。

在一些实施方式中，可以基于以上描述的操作特性以及对持续时间的估计来确定指定时间段，在该指定时间段之后，方法500的实施导致总功耗的降低。例如，可以基于在设备配置期间最初存储的规范数据或者基于由无线通信设备自身进行的一个或更多个测量来确定一个或更多个参数。这样的参数可以包括：在通信链路重新建立期间发生的操作例如通告和gatt/smp过程期间消耗的平均功率、在连接有效时消耗的平均功率以及重新连接所花费的时间。这些参数可能已经由技术人员或用户在无线通信设备的配置期间预先测量并且存储在存储器中。在一些实施方式中，可能已经由无线通信设备基于先前活动的测量确定了参数。此外，参数可以基于存储在存储器中的数据表来计算，该数据表针对处理器内核的工作频率和电压的每个范围标识功耗数据。如以上所提到的，这样的数据表可能已经在配置过程期间被存储。在各种实施方式中，可以使用诸如下面描述的等式1的等式来实现对之前描述的参数的利用：

在各种实施方式中，tdpslp是被确定的指定时间段的持续时间。如等式1所示，tdpslp可以被确定为使得其大于在通信链路重新建立期间发生的操作期间消耗的平均功率(由padv给出)与连接有效时消耗的平均功率(由pconn给出)的比率乘以重新连接或重新建立连接所花费的时间(由treconnect给出)。因此，指定时间段的持续时间可以被设置成大于以上描述的功率比率乘以估计的重新连接时间。

方法500可以进行到操作508，在操作508期间，无线通信设备的至少一个处理器可以转换到低功率模式。如以上所讨论的，在其处做出确定的无线通信设备可以与其所连接的其他无线通信设备进行通信。在一个示例中，主设备可以命令从设备暂停连接，并且还可以命令从设备进入低功率模式例如深度睡眠模式。在此操作期间，主机栈下层的处理器可以被断电并且进入低功率或睡眠模式。以这种方式，可以实现一个或更多个断开操作，并且可以进入低功率模式，在低功率模式下，主机栈下层的处理器不通电同时控制器栈下层的处理器被断电达指定时间段。在各种实施方式中，当被断电时，处理器可以处于深度睡眠模式，在深度睡眠模式下，处理器以降低的功率工作。

方法500可以进行到操作510，在操作510期间，无线通信设备的至少一个处理器可以转换到活动模式。在各种实施方式中，在操作506期间，主设备和从设备可能已经识别出等待重新建立连接的指定时间量。因此，在经过指定时间量之后，主设备和从设备可以将其控制器栈下层的相应处理器转换回活动模式。因此，控制器栈下层的处理器可以被唤醒并且转换到活动模式。

方法500可以进行到操作512，在操作512期间，可以接收应答消息。如以上所讨论的，无线通信设备可以包括从设备，并且一旦处于活动模式，从设备可以开始发送指示其可用于建立连接的通告信号。该信号可以被广播到多个其他设备，并且以这种方式，从设备可以向一个或更多个其他设备例如主设备通告其可用性。因此，主设备可以从从设备接收应答信号。

方法500可以进行到操作514，在操作514期间，可以生成连接请求。因此，响应于接收到应答消息，主设备可以向从设备发送消息。该消息可以包括连接请求，并且该消息可以使用蓝牙通信协议来实现。在一些实施方式中，从设备可以接收连接请求，并且可以响应于接收到连接请求来生成并且发送回复消息，以确认其可以遵守连接请求。在各种实施方式中，连接请求的发送/接收和回复消息的发送/接收由主设备和从设备的控制器栈下层的相应第二处理器来处理。

方法500可以进行到操作516，在操作516期间，可以重新建立至少两个无线通信设备之间的连接。根据各种实施方式，主设备可以根据无线传输协议例如蓝牙协议来实现一个或更多个同步操作。此外，主设备和从设备的控制器栈下层的处理器可以向主设备和从设备的主机栈下层的处理器发出命令，以唤醒主机栈下层的处理器并且将其转换到活动模式。因此，一旦已经实现了同步操作并且主机栈下层的处理器已经转换到活动模式，则主设备和从设备可以开始利用重新建立的连接来发送和接收数据。

图6示出了根据一些实施方式实现的用于无线通信设备的节能快速连接的又一方法的示例。如以上所讨论的，无线通信设备可以相互交互以建立通信链路和连接。下面提供了关于在建立连接时可以实现的操作的另外的细节。

因此，方法600可以从操作602开始，在操作602期间，无线通信设备可以开始广播通告信号。在各种实施方式中，无线通信设备可以是从设备，该从设备开始发送指示其可用于建立连接的通告信号，并且向一个或更多个其他设备例如主设备通告该状况。

方法600可以进行到操作604，在操作604期间，可以识别通告信号，并且可以确定是否应当进行连接。因此，在操作604期间，主设备可以接收并且识别由从设备广播的通告信号。响应于接收到该信号，主设备可以确定是否应当建立连接。在一个示例中，可以基于是否应当向从设备发送任何数据来做出这样的确定，是否应当向从设备发送任何数据可以基于一个或更多个排队的操作或消息来确定。

方法600可以进行到操作606，在操作606期间，可以发送连接请求。因此，响应于确定应当进行连接，主设备可以向从设备发送消息。该消息可以包括连接请求，并且该消息可以使用蓝牙通信协议来实现。在一些实施方式中，从设备可以接收连接请求，并且可以响应于接收到连接请求而生成和发送回复消息。

方法600可以进行到操作608，在操作608期间，可以接收对连接请求的回复。在各种实施方式中，主设备可以从从设备接收回复消息。一旦接收到，主设备可以将回复消息的接收解释为应答，因此确认从设备是可用的并且准备好建立连接。

方法600可以进行到操作610，在操作610期间，可以建立所请求的连接。因此，主设备可以根据无线传输协议例如蓝牙协议来实现一个或更多个同步操作。一旦同步，主设备和从设备可以开始利用连接来发送和接收数据。

尽管已经出于清楚理解的目的比较详细地描述了前述概念，但是将明显的是，在所附权利要求的范围内可以实施某些改变和修改。应当注意，存在许多实现处理、系统以及设备的替选方式。因此，本示例被认为是说明性的而非限制性的。