CN104854923B - 用于无线网络中的低功率设备的方法和布置 - Google Patents

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Abstract

某些新的低功率架构设备可以例如与用于具有低功率架构的设备的IEEE 802.11ah标准中的新的设备类型相关联。某些新的低功率架构设备可以仅仅支持调制和编码方案(MCS)的子集。某些新的低功率架构设备与接入点协商该MCS的子集的使用。另外，新的低功率架构设备通过对新的低功率设备的架构的修改来解决功耗问题。例如，许多新的低功率架构设备移除、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，诸如功率放大器、低噪声放大器、预失真电路、数字模拟以及模拟数字转换器分辨率、以及滤波的各级。

Description

用于无线网络中的低功率设备的方法和布置
背景技术
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
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；
图1A描述了包括用于1MHz带宽电气与电子工程师协会(IEEE)802.11ah设备的前导格式的分组结构的实施例；
图1B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；
图1C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；
图1D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；
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；
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；
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
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。
在电气与电子工程师协会(IEEE)802.11ah系统中，定义的操作带宽是1兆赫兹(MHz)和一组降频的IEEE 802.11ac带宽，即2、4、8和16MHz，其中降频是10×。1MHz速率不从IEEE 802.11n/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IEEE802.11ac设备中的最小64点FFT相比，1MHz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×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。
用于IEEE 802.11ah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。
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 802.11ah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 802.11ah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 0rep 2模式)、接着MCS 0(BPSK，码率1/2)、MCS 1(QPSK，码率1/2)和MCS 2(QPSK，码率3/4)组成。
其他实施例可以支持所有所需的用于例如IEEE 802.11ah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。
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。
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。
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。
众多实施例可以针对家庭或者小的办公环境。如将在图1B中示出的，建议的架构的链路预算提供了使用IEEE 802.11g/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 802.11n/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。
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。
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。
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，如无线局域网(WLAN)、无线城域网(WMAN)、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(MIMO)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。
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。
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，如无线局域网(WLAN)、无线城域网(WMAN)、无线个域网(WPAN)、蜂窝网络、电气与电子学工程师协会(IEEE)IEEE802.11-2012、IEEE信息技术标准－系统间的通信和信息交换－局域和城域网－具体要求－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.l l-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。
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 802.11ah系统的1MHz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1MHz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。
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。
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。
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1A中图示的用于IEEE 802.11ah1MHz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1MHz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1MHz带宽操作模式，提供更少的复杂性和潜在的更少的功耗。
前导格式1060可以包括短训练域(STF)，具有在1MHz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。
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×重复的码率1/2的二相相移键控(BPSK)(此后称作MCS 0rep 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。
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。
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。
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-MCS0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。
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，MAC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。
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。
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。
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1011、1031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。
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1A中的前导1060的前导来封装帧以产生物理层数据单元(PPDU)。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。
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(MIMO)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。
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1021、1041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。
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。
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)。
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)。DBF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。
图1B描述了在900兆赫兹(MHz)和2.4千兆赫兹(GHz)处的新的低功率架构设备与典型设备之间链路范围与调制和编码方案(MCS)比较的曲线图1100的实施例。图1B提供了4种不同的配置的链路距离的衰减，作为MCS的函数。存在两个设备，典型的设备，其没有修改，使用发送机前端中的功率放大器来操作，具有每毫瓦15分贝(dBm)的发送功率，以及新的低功率架构设备，使用新架构的实施例来操作。为2.4GHz和900MHz两者计算链路预算，以示出相对性能。如在图中所见的，对于“典型的设备”，900MHz的链接提供范围上的显著增加。有趣的点在于，当典型的2.4MHz的设备与低功率900MHz的设备相比时，这两者提供相当的链路预算，并且因此，提供几乎相同的覆盖。额外地，如果示出5GHz的设备，900MHz会好得多。记住对于典型的设备、假设15dBm的标称传输输出功率，并且对于低功率设备，我们假设功耗相当于操作在0dBm的设备。更高的功率是可能的，但是这里在假设传感器设备将被设计成最小化成本和功耗之下假设15dBm。还可选地提供随后的电池寿命分析的公平比较。
图1C描述了使用256和1024个字节分组的标准的设备与新的低功率架构设备之间的电池寿命比较的曲线图1200的实施例。完成分析，以比较使用新的低功率架构设备来从功耗的角度提供的增益。在比较中，在少数场景中，这两个设备在电池寿命方面(假设AA电池(1600毫安小时(mAHr))比较。假设典型的设备具有操作在15dBm的标称输出的功率放大器、低噪声放大器和适当的A/D、D/A和滤波器以在所有的数据速率上支持这样的操作。新的低功率设备的实施例没有功率放大器、低噪声放大器、以及更小的A/D和D/A。对于分析，假设滤波中没有减少。因而，不为滤波减少假设功耗中的增益。假设这为小的增益并且虽然有用，但是决定不包括在分析中。
用于分析的系统参数为使用14纳米(nm)工艺实现的传感器，其假设0.01毫瓦(mW)的睡眠模式功耗，对于这一情况，假设具有1/2码率的BPSK数据，描述的有效负荷为256和1025个字节两者，具有14个字节的所接收的确认(ACK)。对于分析，发送周期从1至10分钟搜索。设备在每个发送间隔(从1到10分钟)唤醒，发射数据，并且等待和接收以及ACK，然后进入睡眠。
图1C示出了假设256和1024个字节分组长度两者下的比较标准的设备与新的提议的低功率架构的实施例的结果。如能够在图中看到的，相比于标准的设备，所提议的架构提供了非常好的电池寿命。额外地，相比于其中电池的寿命实质上受到更长的有效负荷的影响的标准的设备，有效负荷的增加仅仅轻微影响低功率架构。
图1D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的设备的电池寿命的百分比提高的曲线图1300的实施例。图1D示出了图1C中的使用256和1024个字节分组的两种方法之间的电池寿命的百分比提高。显然，在传输频率更高处达到最多的增益，因为当传输更不频繁时，功耗由睡眠功耗来支配。这一提高能够使用更好的睡眠功率节省模式来提高。
图2图示了装置以在无线网络中发送短的确认传递的实施例。该装置包括与媒体访问控制(MAC)子层逻辑201耦接的收发机200。一般地，MAC子层逻辑201可以产生PPDU以经由收发机200来发送。在本实施例中，MAC子层逻辑201可以发送确认。作为实例，MAC子层逻辑201可以确定已经成功地从通信设备接收传输，并且可以命令收发机200的物理层逻辑发送确认到通信设备，以确认传输的接收。
收发机200包括接收机204和发送机206。发送机206可以包括信号处理逻辑206和发送机前端212。信号处理逻辑208包括电路，用于处理经由天线阵列218的传输的分组，诸如物理层协议数据单元(PPDU)。信号处理逻辑206可以包括以下中的一个或多个：编码器、调制器、正交频分复用器(OFDM)、数字波束形成器(DBF)和/或其它信号处理单元。编码器可以接收去往来自MAC子层逻辑201的传输的数据。调制器可以接收来自编码器的数据以将从编码器接收的二进制数据的每个块变换成能够在上变换和放大之后由天线来发送的唯一的连续时间波形。调制器的输出可以馈送到OFDM以施加来自调制器的调制数据到多个正交子载波上。并且OFDM的输出可以馈送到DBF以使用数字信号处理算法，该数字信号处理算法操作在由天线元件的阵列接收以及发送的信号上，以独立地掌控多个空间信道，以最大化发送到多个用户终端中的每个或者从多个用户终端中的每个接收的信号功率。
在某些实施例中，发送机206可以仅仅能够标准MCS 0到MCS 7的子集。作为实例，发送机206可以仅仅支持单个流，该单个流由使用2x重复的码率1/2的二相相移键控(BPSK)(此后称作MCS 0rep 2模式)、MCS 0(BPSK，码率1/2)、MCS 1(具有码率1/2的正交相移键控(QPSK))和MCS 2(具有码率3/4的QPSK)。
发送机前端212可以与信号处理逻辑208耦接以在发送信号到接收机之前将信号从数字转换成模拟。在本实施例中，发送机前端212可以在没有功率放大器的情况下以及没有预失真电路的情况下操作，该预失真电路与在其它情况下将影响传输的失真相关联。在进一步的实施例中，发送机前端212可以以比标准的设备更少的滤波来操作，在某些实施例中，发送机前端212可以以比标准的设备更低的分辨率D/A来操作。
在其它实施例中，发送机前端212可以包括低功率逻辑以进入低功率操作模式，其中功率放大器被旁路和关闭，并且预失真电路被旁路。在进一步的实施例中，发送机前端212可以减少滤波的级数，并且在某些实施例中，发送机前端212可以减小D/A的分辨率。
收发机200还可以包括连接到天线阵列218的双工器216。因而，在这一实施例中，单个天线阵列用于发送和接收两者。当发送时，信号通过双工器216，并且使用上变换的信息承载信号来驱动天线。在传输期间，双工器216防止待发送的信号进入接收机204。当接收时，由天线阵列接收的信息携带信号通过双工器216以从天线阵列传递信号到接收机204。双工器216接着防止所接收的信号进入发送机206。因而，双工器216操作为开关以交替地连接天线阵列元件到接收机204和发送机206。
天线阵列218将承载信号的信息辐射成能够由接收机的天线接收的时变的、空间分布的电磁能量。接着，接收机能够提取所接收的信号的信息。天线元件的阵列能够产生能够掌控以优化系统性能的多个空间信道。互补地，接收天线处的辐射图案中的多个空间信道的能够被分离成不同的空间信道。因而，天线阵列218的辐射图案可以是高度选择性的。天线阵列218可以使用已有的印刷电路板金属化技术来实现。例如，微带、带状线、开槽线、以及贴片都为天线阵列218的候选者。
收发机200可以包括接收机204，用于接收、解调、以及译码信息承载信号。接收机204可以包括接收机前端224。接收机前端224可以在没有低噪声放大器的情况下操作。在某些实施例中，接收机前端224可以以比标准的设备更低的分辨率的A/D来操作，并且可以以比标准的设备更少的滤波的级来操作。
在其他实施例中，接收机前端224可以能够将低噪声放大器旁路并且关闭。在某些实施例中，接收机前端224可以能够减少滤波的级数。并且在进一步的实施例中，接收机前端224能够处理A/D转换的分辨率。
在某些实施例中，信号处理逻辑226可以包括以下中的一个或多个：DBF、OFDM、解调器以及译码器。所接收的信号从天线元件218馈送到DBF。DBF将N个天线信号变换成L个信息信号。将DBF的输出馈送到OFDM。OFDM从多个子载波上提取信号信息，其中，信息承载信号调制到该多个子载波上。解调器解调所接收的信号。并且，译码器译码从解调器接收的数据，并且发送经译码的信息MPDU到MAC子层逻辑201。
本领域技术人员将认识到收发机可以包括图2中未示出的大量的额外的功能，并且将认识到接收机204和发送机206能够为不同的设备，而非被封装成一个收发机。作为实例，收发机的实施例可以包括动态随机访问存储器(DRAM)、高速缓存、缓冲器、寄存器、基准振荡器、滤波电路、同步电路、可能的多个频率转换级以及多个放大级等。进一步，图2中示出的功能中的某些功能可以集成。例如，数字波束形成可以与正交频分复用集成。DRAM、高速缓存、缓冲器、以及寄存器可以与任意组件耦接以用于存储和操纵数据，以完成这里所讨论的数据处理。
图3A-B描述了流程图300和350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。参见图3A，流程图300开始于诸如为MAC子层逻辑1038的MAC逻辑产生管理帧以请求在MCS 0-7(元素305)的子集内操作。MAC逻辑可以包括逻辑，该逻辑指示操作的优选模式减少MCS的集合到子集。接着，MAC逻辑可以产生管理帧以与另一通信设备协商MCS。
MAC逻辑可以接收对管理帧的响应，该响应指示接受限制MCS的使用到MCS 0-7的子集(元素310)。在接收接受之后，MAC逻辑可以发送指示到PHY中的低功率逻辑以通知低功率逻辑进入低功率操作模式(元素315)。低功率逻辑可以在响应中关闭、旁路电路，该电路诸如为发送机前端中的功率放大器以及接收机前端中的低噪声放大器。在某些实施例中，如果发送机前端包括预失真电路，低功率逻辑可以关闭并且旁路预失真电路。在仍然其他实施例中，低功率逻辑可以减少接收机和发送机的前端中的A/D、D/A、以及滤波器的功耗。
参见图3B，流程图350开始于诸如为图1中的物理层逻辑1021的物理层逻辑从诸如为MAC子层逻辑1018的MAC子层逻辑接收指示，以进入低功率模式(元素355)。接着物理层逻辑可以经历过程以通过旁路功率放大器和低噪声放大器、旁路预失真电路、减少数字和模拟滤波、并且降低D/A和A/D转换器的分辨率来将发送机和接收机前端转换成新的低功率架构设备(元素360)。
图4A-B描述了流程图400和450以发送、接收、以及解释或者译码使用管理帧的通信的实施例。参见图4A，流程图400可以开始于从帧构造器接收包括诸如为能力元素的一个或多个元素的接收帧。通信设备的MAC子层逻辑可以产生帧，作为管理帧，以发送到通信设备，并且可以将帧作为MPDU传送到数据单元构建器，该数据单元构建器将数据变换成能够发送到通信设备的分组。数据单元构建器可以产生前导以封装来自帧构造器的MPDU中的一个或多个，以形成用于传输的PPDU(元素405)。
接着可以将PPDU发送到物理层设备，诸如图2中的发送机206或者图1中的收发机1020、1040，因此可以将PPDU转换成通信信号(元素410)。在众多实施例中，发送机可以接着在不使用功率放大器来放大信号的情况下经由天线发送通信信号(元素415)。
参见图4B，流程图450开始于诸如为图2中的接收机204的站点的接收机经由诸如为天线阵列218的天线元件的一个或多个天线接收通信信号(元素455)。接收机可以在不使用低噪声放大器来放大信号的情况下按照前导中所描述的过程来将通信信号转换成一个或多个MPDU(元素460)。更具体地，所接收到的信号从该一个或多个天线馈送到诸如为DBF220的DBF。DBF将天线信号变换成信息信号。将DBF的输出馈送到诸如为OFDM 222的OFDM。OFDM从该多个子载波提取信号信息，其中，信息承载信号调制到该多个子载波上。接着，诸如为解调器224的解调器经由例如BPSK、16-QAM、64-QAM、256-QAM、QPSK或者SQPSK来解调信号信息。并且诸如为译码器226的译码器经由例如BBC或者LDPC来译码来自解调器的信号信息，以提取该一个或多个MPDU(元素460)，并且发送该一个或多个MPDU到诸如为MAC子层逻辑202的MAC子层逻辑(元素465)。
MAC子层逻辑可以译码MPDU中的每个MPDU中的帧。作为实例，MAC子层逻辑可以解析帧，以确定对限制通信到MCS的子集的请求的确认响应。
以下示例属于进一步的实施例。一个示例包括一种方法。该方法可以涉及在发送机前端处接收分组以发送；在发送机前端中将分组转换成时域信号；以及在不经由功率放大器来放大信号的情况下，发送来自发送机前端的发送链的分组。
在某些实施例中，该方法可以还包括由天线发送分组。在某些实施例中，该方法可以还包括在接收链中接收信号，并且在接收链中不经由低噪声放大器放大信号的情况下将信号从时域转换到频域。在若干实施例中，该方法可以还包括将支持标准的调制和编码方案集MCS 0到MCS 7的子集的能力发送信号到接入点，其中，子集包括调制和编码方案MCS 0到MCS 2。在若干实施例中，将支持子集的能力发送信号到接入点包括指示支持MCS 0rep2、MCS 0、MCS 1、以及MCS 2的能力。在若干实施例中，该方法可以还包括旁路发送链中的功率放大器。在某些实施例中，该方法可以还包括旁路接收链中的低噪声放大器。在某些实施例中，该方法可以还包括发送分组以请求接入点限制标准的调制和编码方案集MCS 0到MCS7的子集的传递，其中子集包括调制和编码方案MCS 0到MCS 2。在某些实施例中，该方法可以还包括旁路与功率放大器相关联的预失真电路。该方法可以还包括关闭数字和模拟滤波器的各级。在某些实施例中，该方法可以还包括减小在发送机前端中的数字模拟转换器的分辨率。并且，在某些实施例中，该方法还包括减小接收机前端中的模拟数字转换器的分辨率。
另一实例包括一种装置。该装置可以包括信号处理逻辑；与信号处理逻辑耦接的发送机前端，包括发送链；以及与信号处理逻辑耦接的逻辑以接收分组来发送；在发送机前端中将分组转换成时域信号；以及在不经由功率放大器放大信号的情况下从发送链发送分组。
在某些实施例中，该装置还包括与发送机前端耦接的天线端以发送分组。在某些实施例中，该装置可以还包括接收机前端中的接收链以接收信号；在不经由接收链中的低噪声放大器来放大信号的情况下将信号从时域转换到频域。在某些实施例中，该装置可以还包括媒体访问控制逻辑，以将支持标准的调制和编码方案集MCS 0到MCS 7的子集的能力发送信号到接入点，其中，子集包括调制和编码方案MCS 0到MCS2。在某些实施例中，媒体访问控制逻辑包括逻辑以指示支持MCS 0rep2、MCS 0、MCS 1、以及MCS 2的能力。在某些实施例中，该装置可以还包括逻辑，以旁路发送链中的功率放大器。在某些实施例中，该装置可以还包括逻辑，以旁路接收链中的低噪声放大器。在某些实施例中，该装置可以还包括媒体访问控制逻辑，以发送分组来请求接入点限制通信到标准的调制和编码方案集MCS 0到MCS7中的子集，其中子集包括调制和编码方案MCS 0到MCS 2。在某些实施例中，该装置可以还包括逻辑，以旁路与功率放大器相关联的预失真电路。在某些实施例中，该装置可以还包括逻辑，以关闭数字和模拟滤波器的各级。在某些实施例中，该装置可以还包括逻辑，以减小发送机前端中的数字模拟转换器的分辨率。并且，在某些实施例中，该装置可以还包括逻辑，以减小接收机前端中的模拟数字转换器的分辨率。
另一个实例包括一种系统。该系统可以包括存储器；信号处理逻辑；与信号处理逻辑耦接的发送机前端，包括发送链；与信号处理逻辑耦接的逻辑以接收分组来发送；在发送机前端中将分组转换成时域信号；以及在不经由功率放大器来放大信号的情况下从发送链发送分组；以及天线以发送传输。
一个示例包括机器可读的产品。机器可读产品可以包括包含指令的介质，其中该指令当由设备执行时使得设备执行操作，该操作包括：接收指示以发送第一类型的传输；选择第一长训练序列以产生第一类型的传输，其中，第一长训练序列与第一带宽操作模式中的第一类型传输相关联并且第二长训练序列与第一带宽操作模式中的第二类型传输相关联；以及发送第一类型传输到天线以用于传输。
一个示例包括一种方法。该方法可以涉及：接收包括第一长训练序列的传输，其中，第一长训练序列与第一带宽操作模式的第一类型传输相关联并且第二长训练序列与第一带宽操作模式中的第二类型传输相关联；以及将第一长训练序列相关以识别第一长训练序列，这与第一带宽操作模式中的第一类型传输相关联。
在某些实施例中，该方法可以还包括确定期望的分组，并且基于与期望的长训练序列的比较来确定传输是否包括期望的分组，其中期望的长训练序列包括第一长训练序列或者第二长训练序列。在某些实施例中，发送第一类型的传输的接收的指示到媒体访问控制子层逻辑。在若干实施例中，发送接收的指示包括发送短分组的接收的指示。在若干实施例中，发送接收的指示包括发送具有短训练域序列和第一长训练域序列的短确认的接收的指示。在若干实施例中，接收传输包括经由天线阵列来接收传输。并且，在某些实施例中，将第一长训练序列相关包括：基于第一长训练序列与第二长训练序列的差分正交特性，将传输划分为第一带宽操作模式，所述第一长训练序列与第二长训练序列彼此差分正交，并且第二带宽操作模式中差分正交于用于传输的第三长训练序列的一半。
另一实例包括一种装置。该装置可以包括信号处理逻辑；以及与信号处理逻辑耦接的相关逻辑以接收包括第一长训练序列的传输，其中，第一长训练序列与第一带宽操作模式中的第一类型传输相关联并且第二长训练序列与第一带宽操作模式中的第二类型传输相关联；以及将第一长训练序列相关以识别第一长训练序列，这与第一带宽操作模式中的第一类型传输相关联。
在某些实施例中，该装置还包括与相关逻辑耦接以接收传输的天线。在某些实施例中，该装置还包括与相关逻辑耦接的存储器，以存储与第一带宽操作模式相关联的多于两个的长训练序列，其中，该多于两个的长训练序列中的每个与不同类型的传输相关联。在某些实施例中，相关逻辑包括逻辑以发送第一类型传输的接收的指示到媒体访问控制子层逻辑。在某些实施例中，逻辑以发送接收的指示包括逻辑以发送短分组的接收的指示。在某些实施例中，逻辑以发送接收的指示包括逻辑以发送具有短训练域序列和第一长训练域序列的短确认的接收的指示。并且，在某些实施例中，相关逻辑包括频域、差分检测器，其基于第一长训练序列和第二长训练序列的差分正交特性，划分传输为第一带宽操作模式，所述第一长训练序列和第二长训练序列彼此差分正交，并且在第二带宽操作模式中差分正交于用于传输的第三长训练序列。
另一示例包括一种系统。该系统可以包括存储器以存储截取(intercept)乘数值；信号处理逻辑；以及与信号处理逻辑耦接的相关逻辑以接收包括第一长训练序列的传输，其中，第一长训练序列与第一带宽操作模式中的第一类型传输相关联并且第二长训练序列与第一带宽操作模式中的第二类型传输相关联；以及将第一长训练序列相关以识别第一长训练序列，这与第一带宽操作模式中的第一类型传输相关联。
一个示例包括机器可读的产品。机器可读的产品可以包括包含指令以发送信号接入点限制调制和编码方案的介质，其中，该指令当在由接入点执行时使得接入点执行操作，该操作包括：将支持标准的调制和编码方案集MCS 0到MCS 7的子集的能力发送信号到接入点，其中，子集包括调制和编码方案MCS 0到MCS 2；从接入点接收用于通信的子集的接纳指示；以及发送指示到低功率逻辑以进入低功率模式。
在某些实施例中，将支持子集的能力发送信号到接入点包括指示支持MCS 0rep2、MCS 0、MCS 1、以及MCS 2的能力。在某些实施例中，逻辑以发送接收的指示包括逻辑以发送具有短训练域序列和第一长训练域序列的短确认的接收的指示。并且，在某些实施例中，操作还包括发送分组以请求接入点来限制标准的调制和编码方案集MCS 0到MCS 7的子集的传递，其中，子集包括调制和编码方案MCS 0到MCS2。
在某些实施例中，以上描述的以及权利要求中的特征中的某些或者全部可以实现在一个实施例中。作为实例，可选的特征可以与确定实现哪个可选的的逻辑或者可选的偏好一起在实施例中实现为可选的。具有不互相排斥的某些实施例还可以包括逻辑或者可选的偏好，以激活或者去激活的特征中的一个或多个特征。作为实例，某些特征可以在制造时通过包括或者移除电路通路或者晶体管来选中。进一步的特征可以在经由诸如为变光开关或者类似物的逻辑或可选的偏好部署时、或者部署之后选中。在经由诸如为软件偏好、电子熔断器、或者类似物的可选的偏好之后，用户可以选择仍旧进一步的特征。
多个实施例可以具有一个或多个有益的效果。作为实例，某些实施例可以提供相对于标准的MAC头大小而言减少的MAC头大小。进一步的实施例可以包括一个或多个有益的效果，诸如更小的分组大小以用于更有效的传输、由于通信的发送机和接收机侧两者上的更少的数据业务量而导致的更低的功耗、更少的业务量冲突、等待分组的发送或者接收的更少的延迟、以及类似物。
另一实施例实现为用于实现参照图1-4描述的系统、装置、以及方法的程序产品。实施例能够采用完全硬件实施例、经由诸如为一个或多个处理器和存储器的通用硬件来实现的软件实施例、或者包含特定用途的硬件和软件元件的实施例的形式。一个实施例实现在软件或者代码中，其包括但不限于固件、驻留软件、微码、或者其它类型的可执行指令。
进而，实施例能够采取从机器可读的、计算机可用、或者计算机可读介质可读的计算机程序产品的形式，该介质提供程序代码以由或者结合计算机、移动设备、或者任何其它指令执行系统使用。为了本描述的目的，机器可读、计算机可用、或者计算机可读介质为任意装置或者制品，该装置或者制品能够包含、存储、通信、传播、或者传送程序以由或者结合指令执行系统或者装置来使用。
介质可以包括电子、磁、光、电磁、或者半导体系统介质。机器可读、计算机可用、或者计算机可读介质的示例包括存储器，诸如易失性存储器和非易失性存储器。存储器可以包括例如半导体或者固态存储器，如闪存、磁带、可移除计算机盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、刚性磁盘、和/或光盘。光盘的当前示例包括压缩盘-只读存储器(CD-ROM)、压缩盘-读/写存储器(CD-R/W)、数字视频盘(DVD)-只读存储器(DVD-ROM)、DVD-随机访问存储器(DVD-RAM)、可录DVD存储器(DVD-R)、以及DVD-读/写存储器(DVD-R/W)。
适于存储和/或执行程序代码的指令执行系统可以包括通过系统总线来直接或间接耦接到存储器的至少一个处理器。存储器可以包括在代码的实际执行期间采用的本地存储器、诸如为动态随机访问存储器(DRAM)的大块存贮器、以及提供至少某些代码的临时存储从而减少在执行期间必须从大块存贮器检索代码的次数的高速缓冲存储器。
输入/输出或者I/O设备(包括但不限于键盘、显示器、指针设备等)能够直接地或者通过中间I/O控制器来耦接到指令执行系统。网络适配器还可以耦接到指令执行系统，以使能指令执行系统通过中间专用或者公共网络变得耦接到其它指令执行系统或者远程打印机或者存贮器设备。调制解调器、蓝牙TM、以太网、Wi-Fi、以及WiDi适配卡只是几个当前可用类型的网络适配器。

Claims (18)

1.一种方法，包括：
向接入点用信号告知调制和编码方案能力；
向所述接入点用信号告知在一组标准的调制和编码方案的子集内操作的偏好；
响应于用信号告知调制和编码方案以及偏好，从所述接入点接收确认；
在发送机前端处接收要发送的无线通信分组；
在发送机前端中将分组转换成时域信号；以及
从发送机前端的发送链无线发送分组，其中，所述发送不涉及经由发送链中的功率放大器放大分组，并且其中，发送包括：减小发送机前端中的用于转换分组的数模转换器的分辨率。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：在接收机前端的接收链中接收时域信号并且将时域信号转换成频域信号，其中，所述接收不涉及经由接收链中的低噪声放大器来放大分组。
3.如权利要求1所述的方法，还包括：将支持标准调制和编码方案集MCS 0到MCS 7的子集的能力发送信号到接入点，其中所述子集包括调制和编码方案MCS 0到MCS 2。
4.如权利要求3所述的方法，其中，将支持子集的能力发送信号到接入点包括：指示支持MCS 0rep 2、MCS 0、MCS 1、以及MCS 2的能力。
5.如权利要求1所述的方法，还包括：旁路发送链中的功率放大器。
6.如权利要求1所述的方法，还包括：旁路接收机前端的接收链中的低噪声放大器。
7.如权利要求1所述的方法，还包括：发送请求分组到接入点以将通信限制到标准调制和编码方案集MCS 0到MCS 7的子集，其中子集包括调制和编码方案MCS 0到MCS 2。
8.如权利要求1所述的方法，还包括旁路功率放大器的预失真电路。
9.如权利要求1所述的方法，还包括关闭数字和模拟滤波器的各级。
10.一种设备，包括：
信号处理逻辑；
与信号处理逻辑耦接的发送机前端，其包括发送链，其中，所述发送链包括电路；以及
与信号处理逻辑耦接的逻辑，其用于：向接入点用信号告知调制和编码方案能力；向所述接入点用信号告知在一组标准的调制和编码方案的子集内操作的偏好；响应于用信号告知调制和编码方案以及偏好，从所述接入点接收确认；接收要发送的分组；在发送机前端中将分组转换成时域信号；减小发送机前端中的用于将分组从数字转换到模拟的数模转换器的分辨率；以及从发送链无线发送分组，其中，发送分组不涉及经由发送链中的功率放大器放大分组。
11.如权利要求10所述的设备，还包括接收机前端中的接收链，其用于：接收时域信号；将时域信号转换到频域，而没有经由接收链中的低噪声放大器的放大。
12.如权利要求10所述的设备，还包括媒体访问控制逻辑，其用于将支持标准调制和编码方案集MCS 0到MCS 7的子集的能力发送信号到接入点，其中所述子集包括调制和编码方案MCS 0到MCS 2。
13.如权利要求10所述的设备，还包括用于旁路发送链中的功率放大器的逻辑。
14.如权利要求10所述的设备，还包括用于旁路接收机前端的接收链中的低噪声放大器的逻辑。
15.如权利要求10所述的设备，还包括用于旁路功率放大器的预失真电路的逻辑。
16.一种机器可读产品，包括：
介质，包含指令以发送信号到接入点来限制调制和编码方案，其中，当由站点执行所述指令时，所述指令使得站点执行操作，所述操作包括：
向所述接入点用信号告知调制和编码方案能力；
向所述接入点用信号告知在一组标准的调制和编码方案MCS 0到MCS 7的子集内操作的偏好，其中所述子集包括调制和编码方案MCS 0到MCS 2；
从接入点接收用于通信的子集的接纳指示；以及
发送所述指示到低功率逻辑以进入低功率模式，
其中，发送指示到低功耗逻辑以进入低功率模式包括：旁路发送机前端中的功率放大器；以及减小发送机前端中的用于将分组从数字转换到模拟的数模转换器的分辨率。
17.如权利要求16所述的机器可读产品，其中，将支持子集的能力发送信号到接入点包括：指示支持MCS 0rep 2、MCS 0、MCS 1、以及MCS 2的能力。
18.如权利要求16所述的机器可读产品，其中，发送指示到低功耗逻辑以进入低功率模式还包括：旁路接收机前端中的低噪声放大器。
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