CN106941704B

CN106941704B - 用于针对信标接收的有效唤醒的系统和方法

Info

Publication number: CN106941704B
Application number: CN201611271614.9A
Authority: CN
Inventors: O·纳夫塔利; Y·加基拉; L·布雷彻; A·埃文-陈
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 2016-01-04
Filing date: 2016-12-30
Publication date: 2022-08-16
Anticipated expiration: 2036-12-30
Also published as: US20170195962A1; US20240015652A1; CN115038142A; CN106941704A; US20210400583A1; US11140627B2; US11812382B2

Abstract

本申请公开了用于针对信标接收的有效唤醒的系统和方法。根据实施例，系统和方法被公开用于无线通信装置(140、150、160)中的有效唤醒，以在不具有显著地影响电池电力和数据吞吐量的情况下接收信标(210、212)。无线装置(140、150、160)接收来自诸如接入点(180)的网络元件的信标。如果没有按照调度在定义的间隔内接收信标(210、212)，那么无线装置(140、150、160)确定信标接收定时的模式并且使用加权分数过程，以选择尽可能好的定时模式并且使用其，作为用于在向前行进的基础上接收信标的调度，因此避免了在所有的时间内保持唤醒以接收未对准的信标。

Description

用于针对信标接收的有效唤醒的系统和方法

技术领域

本公开总体上涉及无线通信领域，并且更具体地涉及无线通信网络中的信标接收。

背景技术

在诸如无线局域网(WLAN)的无线通信网络中，通信管理包/帧被用于通信关于网络的信息。这些帧被称为信标。信标由诸如接入点(AP)的网络元件发送并且包括关于网络的基础信息，以与网络元件建立连接、保持连接和通信，该关于网络的基础信息诸如用于任何无线装置(例如，蜂窝电话、PDA、膝上型计算机、或能够在网络中无线通信的任何其它装置)需要的网络ID、通信参数、所支持的数据速率、网络能力和其它相关信息。

在网络中按照规则的间隔(例如，100ms，50ms，102.4ms，204.8ms等)针对无线装置周期性地发送信标，以维持它们与网络元件的连接并且执行相关功能的许多其它连接管理。在连接建立的时刻将信标间隔通信到网络中的无线装置，因此无线装置能够以预定时间接收信标并且保持与网络元件的连接。一般地，信标间隔是由网络元件的设备制造商选择的默认值并且该间隔在网络中保持固定。

通常地，当无线装置是在空闲状态中并且没有执行任何任务时，则为了保持电池电力，无线装置进入省电模式中的“睡眠”并且在设置给出间隔(例如每100ms)之后“唤醒”，以接收来自网络元件的信标并且与网络保持连接。虽然以给出间隔发送信标，但是由于诸如时钟同步的未对准、环境条件、网络交通拥塞等的多种条件，信标间隔能够漂移。在这种情况下，无线装置能够丢失信标，以及要么假设的是网络元件不再是可用的并且开始对另一个网络元件搜索，要么保持唤醒并且继续监视网络环境直到它们接收下个信标。如果信标间隔漂移了很长一段时间，那么为了与网络保持连接，无线装置保持唤醒并且针对信标间隔的整个持续时间维持在信道上，以针对信标连续地监视网络。当无线装置针对信标扫描网络时，因为其请求无线装置变化用于数据传输的信道，所以这些无线装置暂停发送和接收数据包，这可以导致无线装置丢失另一个信标。这个导致无线装置在与无线网络连接时(特别是与WLAN AP连接时)相对较快地损失电池电力，并且也影响了无线网络中的数据吞吐量。

发明内容

根据一个实施例公开了一种装置。该装置包括收发器和耦合到收发器的处理单元。处理单元被配置为接收来自网络元件的预定数量的信标，针对预定数量的信标确定接收定时模式，以及使用所确定的接收定时模式以进一步接收来自网络元件的信标，其中在用于至少一个信标的调度接收时间之前或之后接收预定数量的信标中的该至少一个信标。

根据另一个实施例公开了一种方法。该方法包括由处理单元接收来自网络元件的预定数量的信标，针对预定数量的信标确定接收定时模式，以及使用所确定的接收定时模式，以进一步接收来自网络元件的信标，其中在用于至少一个信标的调度接收时间之前或之后接收预定数量的信标中的该至少一个信标。

根据又另一个实施例公开了一种装置。该装置包括收发器，其用于发送和接收数据包；以及处理单元，其被耦合到收发器并且被配置为：接收来自网络元件的预定数量的信标，针对预定数量的信标确定接收定时模式，针对接收定时模式中的每一个确定分数，以及使用具有最低分数或最高分数中的至少一个的接收定时模式，以进一步接收来自网络元件的信标；其中在用于至少一个信标的调度接收时间之前或之后接收预定数量的信标中的该至少一个信标。

附图说明

图1例示根据一个实施例的示例性无线网络。

图2A-图2C例示根据另一个实施例的信标接收定时的示例性模式。

图3例示根据一个实施例的用于确定针对有效唤醒的未对准信标模式的示例性流程图。

具体实施方式

以下描述提供了用于实施主题的不同特征的许多不同实施例或示例。这些描述仅仅是出于示例性目并且不限制本发明的范围。

参考图1，根据一个实施例例示示例性无线网络100。网络100包括网络元件110。网络元件110能够是任何无线通信网络元件，例如，能够连接到网络的接入点、网络中继器、网络扩展器、无线路由器、或任何其它装置，以及该网络元件110能够将无线通信连接提供到各种装置。网络元件110包括收发器112、处理器114、存储装置116、和在各种其它系统组件之间的天线118。虽然为了解释示出了简单的元件；但是网络元件110能够具有各种其它系统组件和多个元件，例如，网络元件110能够具有多个处理器、天线、存储装置、收发器、显示器、用户界面等。

网络元件110被通信地耦合到后端网络装置120和网络130。网络元件110能够被耦合到各种其它网络和系统以提供网络服务，例如，网络元件110能够被连接到内容服务器、因特网、蜂窝网络、媒体服务供应商、路由器等。另外，网络元件110能够经由有线或无线通信链路或其组合被连接到这些系统。网络100包括诸如例如，蜂窝电话140、膝上型计算机150、以及个人数字助理装置(PDA)160的各种无线通信装置。网络100还能够包括能够与网络元件110无线通信的许多其它装置，诸如控制系统、打印机、客户电子装置、和各种其它装置和系统。另外，网络元件110还能够被通信地耦合到网状网络方案中的其它网络元件。这些装置中的每个(诸如蜂窝电话140)还可以包括诸如收发器142、处理器144、存储装置146、和像显示器、键盘、天线等(未示出)的其它组件的各种其它系统组件。

当诸如例如蜂窝电话140的无线装置建立与网络元件110的通信时，网络元件110针对蜂窝电话140将各种通信相关参数提供到蜂窝电话140，以与网络元件110有效地通信。在许多其它参数中，网络元件110还将信标间隔信息提供至蜂窝电话140。例如，如果网络元件110的制造商设置用于网络元件110的信标间隔在100毫秒(100ms)处，那么网络元件110将那个信息提供到蜂窝电话140。根据被用于建立通信的无线通信协议，能够以多种方式将信标信息提供到蜂窝电话140，例如，如果网络元件110和蜂窝电话140能够是使用IEEE802.11WLAN协议互相通信的，那么将在管理帧的目标信标传输时间(TBTT)字段中提供信标信息。类似地，对于使用信标用于连接管理的其它无线通信协议，能够在协议具体管理帧的适当字段中将该信息提供到蜂窝电话140。

在本示例中，在接收信标信息之后，蜂窝电话140每100ms监视信道以接收来自网络元件110的信标。在接收信标之后，如果蜂窝电话140没有正在积极地处理任何数据，那么蜂窝电话140进入到省电空闲模式中以保持电池电力并且在每100ms间隔处再次唤醒以接收来自网络元件110的信标。通常，电子信号包括抖动，这可以导致信号未对准。电子装置通常包括机构以调整电子信号中微小抖动；但是，如果针对超过任何给出阈值信号是未对准的(这不能够被调整)，那么重建信号连接以重新同步化该信号接收。

如上文所解释的，在常规的无线网络中，当没有按照调度接收信标时，则蜂窝电话140没有终止与网络元件110的连接，而是保持唤醒以针对来自网络元件110的下一个信标监视信道。如果来自网络元件100的信标与用于接收信标的调度定时(例如，100ms)未对准，那么蜂窝电话140可能结果是更长地保持唤醒以确保其从网络元件110接收信标并且维持与网络元件110的适当连接。这使蜂窝电话140损失大量的电池电力以仅接收信标并且导致不良的数据吞吐量。根据一个实施例，当蜂窝电话140没有按照调度接收信标时，蜂窝电话140发起有效唤醒过程以从网络元件110捕获信标，而不需要长时间保持唤醒并且保存电池电力。

参考图2A，根据另一个实施例例示示例性信标接收定时模式200A。当与诸如网络元件110的网络元件通信时，能够在例如蜂窝电话140(或计算机150、PDA 160等装置)的任何无线装置处观察所例示的信标接收定时模式200A。信标接收定时模式200A包括在无线装置处接收信标时的时间。根据无线连接参数期望在无线装置处接收分别具有各自信标间隔214-217的定时210a-210e处的信标A-E。当通过无线装置接收信标A-E时，定时212a-212e是实际定时。如例示，接收具有小抖动的信标A-E；但是，无线装置是能够调整该抖动并且接收不具有任何重大定时问题的信标。在这个示例中，无线装置在给出间隔214-217之后继续唤醒并且按照期望接收信标A-E。

通常地，由于诸如时钟未对准、网络物理环境中的变化等的各种原因，因此未对准信标。例如，如果某个物理结构针对网络元件暂时地阻碍视线，并且其的发送在以一些延迟达到装置之前必须反弹离开物理结构，然后那个发送模式很可能针对一段时间保持相同，直到去除阻碍。类似地，如果存在未对准信标接收的其它原因，那么未对准的信标接收模式保持相同，直到去除未对准的原因。

参考图2B，根据另一个实施例例示具有未对准的信标接收的示例性信标接收定时模式200B。如所例示的，调度信标A-E以将其在时间220a-220e处接收；但是，在调度的接收时间220a之前的4ms的时间222a处接收信标A，按照调度接收信标B，在调度的时间220c之前的4ms的时间222c处接收信标C，按照调度接收信标D，以及在调度的时间220e之前的4ms时间222e处接收信标E。常规地，无线装置在期望信标A的时间220a处唤醒；但是，因为信标A在调度的时间220a之前的4ms的时间222a处到达，所以无线装置丢失了信标A并且以全电力模式保持唤醒，直到其接收按照调度在时间220b处接收的信标B。接收信标B之后，无线装置返回到“睡眠”并且在时间220c处“唤醒”，以接收信标C；但是，信标C在调度的时间之前的4ms的时间222c处到达，无线装置丢失了信标C并且保持“唤醒”以接收信标D。在这个示例中，因为无线装置没有按照调度正在接收信标，所以常规的无线装置在丢失信标之后保持唤醒，以继续捕获未对准的信标并且用尽系统资源和电池电力。

参考图2C，根据另外一个实施例例示具有不同未对准的信标接收模式的示例性信标接收定时模式200C。如所例示的，调度信标A-E以将其在时间230a-230e处接收；但是，在调度的接收时间230a之前4ms的时间232a处接收信标A，在调度的时间之前8ms的时间232b处接收信标B，按照调度接收信标C，在调度的时间之前4ms的时间232d处接收信标D，以及在调度的时间230e之前的8ms的时间232e处接收信标E。如先前示例中所解释的，常规的无线装置在丢失了信标之后将保持“唤醒”，以继续接收未对准的信标并且用尽大量电池电力。

根据一个实施例的无线装置在丢失了信标之后保持唤醒，以接收未对准的预定数量的信标(例如，10、20、30、50等)，并且然后确定信标接收的未对准模式。基于在连接建立过程期间的确定和与通过网络元件通信的所推荐的唤醒时间相反，无线装置调整其唤醒时间以使其唤醒时间与信标接收定时的未对准模式对准。这个允许无线装置通过以下方式节省大量电池电力：避免作为在常规无线装置中通常完成的保持唤醒接收用于无线连接的未对准的信标。

根据一个实施例，当无线装置确定信标具有多个接收模式时，则无线装置监视未对准的信标接收定时模式并且计算用于下个信标的最佳加权模式，以及跟随加权时间模式直到信标接收模式再次变化。例如，在图2A-2C的示例性例示中，根据一些重复模式接收信标。每个模式能够被认为假设，并且任何统计加权机制能够被用于确定最可能发生的给出模式，并且则该给出模式能够被用作为无线装置的唤醒时间模式以接收信标。

在一个实施例中，能够参照来自图2A-2C的模式中的每个并行地分析信标到达时间。则能够根据实际到达时间相对期望到达时间对每个模式计分。许多可能的分数计算方法中的一个能够是如下：

分数＝分数+α(|T1-T2|-分数)

T1＝实际信标到达时间

T2＝期望信标到达时间

α＝分数因子

在示例性实施例中，分数值能够被初始化为零并且随着捕获信标模式而增加。在预定数量的信标之后，如果分数是在某个阈值之下(诸如例如在5000之下)，那么这个可以指示已经检测信标模式。在初始检测之后，所检测的模式能够被用于未来的信标检测。信标模式被周期性地监视并且追踪，以确保模式在例如周期监视和追踪期间没有变化，如果确定的是分数保持在例如先前使用的阈值5000之下，那么可能性是信标模式还没有变化并且当前模式将被用于继续检测信标。如果针对一些原因分数超过先前捕获的阈值(例如，5000)，那么其可以指示信标模式追踪已经丢失并且能够重新启动新的采集阶段。另外，当模式被用于接收信标并且信标是丢失的时，则其可以指示丢失追踪的模式或者针对各种原因该模式已经变化，以及能够重新启动用于新的模式采集的过程。

在以上方程式中的术语“分数因子”确定对于不规则延迟的算法灵敏度，其能够由于确定的网络事件而被添加在所检测的模式的顶部。在一些示例性实施方式中，能够使用分数因子1/8。还能够使用诸如1/4、1/7、1/10、1/16、1/20等的其它分数因子。随着分数因子变得越高，分数将趋向于反弹并且信标模式可以变得对监视和追踪具有挑战性。

随着分数变得较低，计算更紧密地追踪信标的到达模式。如果分数变得更高，那么其能够反映随机信标间隔模式，这最终导致传统的唤醒方法。本领域的技术人员将理解的是，例示示例性加权计分方法用于确定加权信标模式；但是，该方法不限于任何特定的加权计分方案。任何统计方法能够被用于确定最佳假设的成功被用作信标接收调度。

参考图3，根据另一个实施例例示用于确定信标接收定时的过程300的流程图。在310处，当无线装置从网络元件(例如，接入点)接收信标，则在320处，无线装置确定信标是否未对准调度定时。如果信标没有未对准并且按照调度被接收，那么无线装置按照调度继续接收信标。如果信标没有被按照调度接收并且其未对准实际调度时间，那么在330处，无线装置接收预定数量(例如，10、20、30、50等)的信标。

在340处，无线装置确定是否存在针对信标接收定时的未对准模式。如果不存在模式并且信标随机地未对准，那么在350处，无线装置返回到保持唤醒的常规方案，以接收未对准的信标。如果无线装置确定在接收未对准信标中存在模式，那么在360处，无线装置确定诸如例如图2B或图2C中例示的模式。在370处，无线装置进一步确定是否存在多于一个的信标接收定时的未对准模式。如果不存在多于一个模式，那么在395处，无线装置使用接收信标的所确定的模式，作为用于接收未来信标的调度。如果存在多于一个的未对准模式，那么在380处，无线装置针对每个模式计算加权分数。如上文所解释的，能够使用各种统计方法确定加权分数。在确定加权分数之后，在390处，无线装置选择最佳模式以用于信标接收，以及在395处，无线装置使用具有最佳分数的未对准模式，作为用于接收来自网络元件的信标的调度。

以上概述了若干实施例的特征，使得本领域的技术人员可以更好地理解本公开的各种方面。本领域的技术人员应该理解的是他们可以容易地使用本公开作为用于设计或修改其它过程和结构的基础，以实施相同目的和/或达到本文中所介绍的各种实施例的相同的优势。本领域的技术人员还应该意识到这种等价构造没有脱离本公开的精神和范围，并且它们可以在本文中做出各种变化、替换和修改，而不脱离本公开的精神和范围。

虽然以特定于结构特征或方法技术或两者的语言对主题进行了描述，但是应该理解的是，在附带的权利要求书中的主题不应被限制到上述的特定特征或行为上。相反，上述具体特征和行为是作为实现权利要求的至少一些的示例形式公开的。在本文中提供了实施例的各种操作。在其中描述一些或全部操作的顺序不应该被解释为暗示这些操作必须是顺序相关的。替代顺序将被理解为具有这个说明书的收益。另外，将理解的是并非所有的操作将必须呈现在本文中所提供的每个实施例中。另外，将理解的是在一些实施例中并非所有的操作都是必需的。

此外，本文中所使用的“示例性”意旨充当一个例子、实例、例示等，并且不一定是有优势的。另外，虽然已经示出并且参照一个或更多个实施方式描述本公开，但是基于该说明书和附图的阅读和理解，本领域内的其他技术人员将知道等效的变形和修改。本公开包括所有这种修改和变形并且仅由所附的权利要求的范围所限定。特别是参照由上述组件例如，元件、资源等)执行的各种功能，用于描述这种组件的术语旨在对应于(除非另有表示)执行所描述的组件的特定功能的任何组件(即功能上等效的)，即使不与所公开的结构形成结构上等效。除此之外，虽然可能只参照若干实施方式中的仅一个实施例而揭示本发明的特定特征，但是如针对任何给定或特定应用是期望和有利的，可将此种特征与其它实施例的一个或多个其它特征结合。

Claims

1.一种通信装置，所述装置包括：

收发器；以及

处理单元，其耦合到所述收发器并且被配置为：

接收来自网络元件的连续的预定数量的信标，

针对所述预定数量的信标中的每一个信标确定接收对准定时模式，以及

使用确定的接收对准定时模式，以接收来自所述网络元件的另外的信标。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，

所述处理单元接收来自所述网络元件的用于信标的调度接收时间，以及

用于信标的所述调度接收时间是每隔以下时间的一个或更多个：

50毫秒、

100毫秒、

102.4ms和

204.8ms。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，存在用于所述预定数量的信标的预定数量的接收对准定时模式。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述处理单元进一步被配置为：

确定用于所述预定数量的接收对准定时模式中的每一个的加权分数；以及

使用具有所述预定数量的接收对准定时模式的最低加权分数或最高加权分数中的至少一个的所述预定数量的接收对准定时模式中的一个，以接收来自所述网络元件的另外的信标。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，用于所述预定数量的接收对准定时模式中的每一个的所述加权分数至少基于重复所述预定数量的接收对准定时模式的概率。

6.一种通信方法，所述方法包括：

通过处理单元从网络元件接收连续的预定数量的信标；

使用所确定的接收对准定时模式，以从所述网络元件接收另外的信标。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，

从所述网络元件接收用于信标的调度接收时间，以及

50毫秒、

100毫秒、

102.4ms和

204.8ms。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，存在用于所述预定数量的信标的预定数量的接收对准定时模式。

9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其中，用于所述预定数量的接收对准定时模式中的每一个的所述加权分数至少基于重复所述预定数量的接收对准定时模式的概率。

11.一种通信装置，所述装置包括：

收发器，其用于发送和接收数据包；以及

处理单元，其耦合到所述收发器并且被配置为，

从网络元件接收连续的预定数量的信标，

针对所述预定数量的信标中的每一个信标确定接收对准定时模式，

确定用于所述接收对准定时模式中的每一个的分数，以及

使用具有最低分数或最高分数中的至少一个的接收对准定时模式，以接收来自所述网络元件的另外的信标。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，用于所述接收对准定时模式中的每一个的所述分数至少基于重复所述接收对准定时模式的概率。

13.根据权利要求11所述的装置，其中，

50毫秒、

100毫秒、

102.4ms和

204.8ms。

14.根据权利要求12所述的装置，其中，所述分数是基于重复所述接收对准定时模式中的所述每一个的概率的加权分数。

15.一种通信装置，所述装置包括：

收发器；以及

处理单元，其耦合到所述收发器并且被配置为，

从网络元件接收连续的预定数量的信标，

使用所确定的接收对准定时模式计算接下来的信标的最佳加权时间模式。

16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述最佳加权时间模式指示信标接收定时模式的未对准。

17.根据权利要求16所述的装置，其中，跟随所述最佳加权时间模式直到所述信标接收模式再次变化。

18.根据权利要求15所述的装置，其中，所述预定数量的信标中的至少一个信标在针对所述至少一个信标的调度接收时间之前或之后被接收。

19.根据权利要求15所述的装置，其中，所述信标从所述网络元件被及时传输但在意外的时间到达所述装置。

20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述信标在意外的时间到达所述装置指示信标间隔中的漂移。

21.根据权利要求20所述的装置，其中，漂移是由于时钟同步的未对准、环境条件、网络交通拥塞中的一个。

22.一种通信方法，所述方法包括：

通过处理单元从网络元件接收预定数量的信标；

23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述最佳加权时间模式指示信标接收定时模式的未对准。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，跟随所述最佳加权时间模式直到所述信标接收模式再次变化。

25.根据权利要求22所述的方法，其中，所述预定数量的信标中的至少一个信标在针对所述至少一个信标的调度接收时间之前或之后被接收。

26.根据权利要求22所述的方法，其中，所述信标从所述网络元件被及时传输但在意外的时间到达所述处理单元。

27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述信标在意外的时间到达所述处理单元指示信标间隔中的漂移。

28.根据权利要求27所述的方法，其中，漂移是由于时钟同步的未对准、环境条件、网络交通拥塞中的一个。