CN1894989A - 通信单元节能装置和方法 - Google Patents
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Abstract
通信单元(10)可以至少具有第一接收机(11)和第二接收机(12)。在普通操作期间后者典型地比前者消耗的电量多。根据一个实施例,通信单元可以使用该较低功率的接收机来检测所监控信道上的能量,而同时该第二接收机保持在降低功率操作模式中。一旦检测到没有信道活动,该第二接收机就可以恢复到正常操作以实施不久就需要的这些活动。
Description
技术领域
本发明一般涉及通信单元,更具体地涉及相应于接收和/或发射活动的节能。
背景技术
已知有各种节能技术,它们用来试图延长在使用诸如电池这样的给定便携电源情况下可以使用便携装置的持续时间。例如,许多这样的装置包含所谓的休眠操作模式,在该模式期间这种装置操作于降低功率操作模式,从而降低了在时间上的平均功率需求。
至少一些无线通信单元尝试把这种降低功率操作模式包含到它们的辅助信令协议中。例如,公知的802.11协议支持省电模式。在正常操作模式期间,802.11兼容装置典型地积极发射或者接收。就在进入降低功率操作模式之前,该装置发射短数据分组给相应的接入点以便通知该接入点该装置正进入降低功率操作模式。该接入点然后典型地缓存该接入点所接收的要传输给该装置的任何分组。在降低功率操作模式期间,该装置在不同的唤醒时间不时地监控该接入点的信标帧传输,从而确定该接入点是否有为该装置缓存的任何分组。一旦检测到有要传输给该装置的缓存分组的通知,该装置就可以发射短数据分组给该接入点,以指示该装置现在将进入正常操作模式并且因此将可以接收缓存分组的传输。
这样的协议典型地将节省802.11兼容装置随着时间的至少一些能量消耗。不幸的是,并不总是可以达到所有期望的节省。例如,为了实现上面的过程,该装置至少必须发射短消息给接入点。但是另外根据802.11协议,该装置典型地必须首先通过使用空闲信道评估处理来确定在所关心的特定在先窗期间该信道是空闲的。当该信道忙时,该装置通常必须延缓直到该信道在至少一个给定的时间量期间空闲并且接着进一步通过进入所谓的退避(back-off)操作模式延缓。在后一种操作模式期间,发生随机(或者至少是伪随机)选择以便确定该装置用来发射其消息的特定争用窗时隙。更特殊地是,该装置典型地必须在该活动窗期间处于活动接收模式,以便执行空闲信道评估处理。尽管整个方法意图是节电,但是该活动接收模式可能持续很长时间(取决于信道忙的程度)并且可能造成极大的功率消耗。
附图说明
通过提供在下面详细说明中所描述的通信单元节能装置和方法,至少部分地满足了上面的需要,尤其是结合附图研究时将更加清楚,其中:
图1包括根据本发明的各种实施例所配置的框图;
图2包括根据本发明的各种实施例所配置的流程图;
图3包括根据本发明的一个实施例所配置的流程图;以及
图4包括根据本发明的各种实施例所配置的流程图。
本领域技术人员将认识到,附图中所述的元件是为了简明和清楚,并不需按比例画。例如,为了有助于进一步理解本发明的各个实施例,附图中的一些元件的尺寸可能相对于其他元件来说放大了。另外,在商业上可行的实施例中有用或者需要的通用但是公知的元件典型地没有示出,以便有助于本发明的各种实施例有比较清楚的视图。
具体实施方式
概括来说,根据各种实施例,通信单元可以确定在信道上发射通信的需要并且然后使用接收机来监控信道上的能量标记,而大体同时把该接收机置于降低功率操作模式,以便该接收机使用比正常操作模式期间少的功率。该通信装置然后可以至少部分地根据该信道上的能量标记实施激活事件,其中该激活事件至少包括把接收机置于增加功率操作模式并在信道上发射。
例如,根据一种优选方法,该通信单元可以包括第一接收机和第二接收机。第一接收机可以用于监控信道上的能量标记,而第二接收机在通信单元的正常操作期间使用。在一种优选方法中,第一接收机在其正常操作期间比第二接收机在其正常操作期间使用的功率少。根据一种方法,第一接收机可以对信道上能量标记进行监控而且还无需对在该信道上可能发射的消息解码。第一和第二接收机可以彼此完全分立或者,更优选地,可以共享至少一些部件。根据一种方法,第二接收机包括数字信号处理器而第一接收机不包括。
如此配置,可以稍微修改802.11协议以容许节省更多能量。尤其是,根据一种方法,802.11兼容装置可以利用这些实施例来实现信道的低功率消耗监控,从而实现空闲信道评估。例如,作为空闲信道评估处理的一部分,可以使用第一低功率模式接收机来检测信道能量标记。一旦确定必要的信道可用性,则可使用第二较高功率模式接收机实施期望的传输和接收功能。
现在参照附图,尤其是参照图1,将描述适于支持这种节能方法的通信单元10。在一个优选实施例中,通信单元10至少具有第一接收机11和第二接收机12。根据一种方法,该第一和第二接收机11和12至少大体彼此分立(但是应该理解,根据一些实施例,这样大体分立的接收机仍然可以共享至少一些部件,这些部件由图中第一接收机11的虚线部分表示,该虚线部分与代表第二接收机12的框相连)。例如,第二接收机12可以至少部分由集成数字信号处理器组成,而第一接收机11由更多分立元件组成。
根据一个优选实施例,第一接收机11可以就存在还是不存在能量标记而对给定信道进行监控。例如,并不需要这种监控包括对在该信道上可能存在的消息进行解码或解密,以便于确定信道运载内容。取而代之的是,第一接收机11仅需要能够检测传输活动,从而在仅需要相对最小的功率消耗的情况下执行空闲信道评估。例如,可以使用接收信号强度信息(RSSI)检测和/或测量技术来确定信道目前是否空闲(本领域技术人员应该理解,也可以在希望和/或适当时采用其他能量标记或检测技术来符合给定应用的需要)。
第二接收机12至少具有第一操作模式和第二操作模式。通常来讲,第二接收机12倾向于在使用第一操作模式时利用第一功率量并且在使用第二操作模式时利用第二功率量。在一个优选实施例中,第二操作模式对应于正常操作模式而第一操作模式包括降低功率操作模式(或者完全关机(powered-down)模式)。例如,降低功率操作模式可以包括休眠模式,在该模式中,暂时停止第二接收机12的一些(或全部)处理。当第二接收机12包括数字信号处理器时,这可以包括停止(或至少降低)相关的处理器运算活动。
如此配置,当在第一操作模式操作时第二接收机12典型地比第一接收机11利用的功率多。但是当在第二操作模式操作时,第二接收机12典型地利用比第一操作模式期间少的能量并且如果需要的话,甚至可以比第一接收机11利用的功率少。如下面将要描述的,这使得在支持省电行为中除了通常用例如802.11兼容装置这样的装置实现之外也可以灵活地采用通信装置10。
为了有利于这种可操作性,在一个优选方法中,该通信单元10进一步包括控制器13。为了最合乎给定应用的需要或要求,控制器13可以包括分立的平台或者例如可以部分地或者完全与第二接收机12集成在一起。控制器13最好提供模式选择输出,该输出可操作地耦合到第二接收机12,从而便于对在任何给定时刻第二接收机12利用哪种操作模式进行控制。例如,当在802.11环境中使用时,控制器13可以选择以便至少部分地根据至少预定总体持续时间在降低功率操作模式中操作第二接收机12,其中在该持续时间期间,受监控的通信信道没有承载来自其他通信单元的传输。
如果需要,通信单元10可以进一步采用传输调度器14,该传输调度器14耦合到第一接收机11和控制器13。如此配置,传输调度器14可以至少部分地根据第一接收机对该通信信道的监控来确定下一个预定传输时间。控制器13反过来又可以使用该下一个预定传输时间来确定何时把第二接收机12从关机操作模式转换到更正常的操作模式。这种配置非常符合802.11协议的规定要求,然而同时也使通信单元10例如可以通过降低第二接收机12在发射消息给接入点的准备中评估总体空闲信道状态时的功率消耗活动来实现更进一步的省电。
现在参照图2,提供适于这种通信单元10(或者适合支持这些教导的这种其它装置)使用的节能处理的概述。根据一个优选方法,通信单元确定21何时存在传输需要。例如,根据上述的802.11协议,可能需要通信单元向接入点发射关于目前可用性和需要的消息(在此之后可能相应地需要监控通信信道上的接入点到通信单元的出站传输)。当存在这种需要时,通信单元使用22第一接收机监控信道上的能量标记,而大体同时将第二接收机置于降低功率操作模式。这将有利于功率全面降低,因为第一(小功率的)接收机可以实施空闲信道过程,而第二(大功率的)接收机采取休眠模式状态(根据需要该休眠模式可能包括部分或完全关机操作模式)。
根据一个优选操作模式,该状态将至少存在第一预定时间量。该预定时间量可能相对稳定并且不改变或者可以随着时间改变。例如,该时间量可以根据动态处理预先确定。为了说明,可以选择一个伪随机值作为该预定时间量。例如,在结合基于802.11协议的通信使用这种方法时该方法可能适合。
一旦检测23到必需的信道能量标记,处理20就实施24激活事件。在一个优选方法,该激活事件至少可以包括将第二接收机置于增加功率操作模式并且在信道上发射。例如,处理20可以使第二接收机恢复正常操作模式,以便第二接收机可以在发射可用性信号给接入点之后监控来自接入点的预期响应。
这种处理20有利于使第二接收机在给定持续时间期间操作于降低功率操作模式,而同时使用第一接收机来监控信道,以便检测来自其他通信单元的传输标记。在一种优选方法中,可以在处理20期间至少部分地根据所检测到来自其他通信单元的任何传输来动态修改该持续时间,以提供修改的持续时间(例如,初始持续时间可以延续一个时间量,该时间量等于第一接收机检测来自其他单元的传输标记的持续时间)。第二接收机在这样修改的持续时间期间可以继续在降低功率操作模式中操作。此外,可以至少部分地根据这样修改的持续时间数来选择传输时间(例如,可以安排传输在修改的持续时间结束时发生)。
这种方法可以适应诸如802.11协议这样的协议,同时还实现了显著的功率消耗降低。尤其是,在普通802.11处理下往往导致功率储量相对快速损耗的操作条件下,上面的方法可以致使功率消耗显著降低。
现在参照图3,给出了在802.11兼容的情况中更具体的实施例和例子。根据处理30,通信单元选择31省电操作模式(例如,通过设置相应的移动终端功率管理状态寄存器)。本领域技术人员应该理解,这包括选择802.11提供的常用省电模式,但是进行了修改以包括这些教导。一旦选择31该省电模式,通信单元就根据公知的现有技术发射32数据分组给其相应的接入点,以便通知该接入点需要缓冲该接入点接收的要传输给该通信单元的分组。这种缓冲用来保持这些分组的可用性,直到该通信单元变为可以接收这些分组的时间。
当该通信单元没有从该接入点接收到响应于其传输32的确认33时,处理30就清除34该节电模式选择(例如,通过清除相应的寄存器)并且开始35活动空闲操作模式,所有这些在本领域中都可以理解。在活动空闲操作模式期间,向通信单元各部件中的大部分或者全部完全供电以便启动可以由通信单元中断的持续分组接收和解码能力,以满足可能在此期间产生的分组传输需要。但是当通信单元确实接收到确认33信号时,该通信单元就开始36省电模式。在按照802.11的普通省电操作模式期间,通信单元开始休眠模式,在该模式中关闭选定的子电路或者将其置于低处理模式。这些子电路在固定间隔目标信标传输时间恢复到全操作,以便于接收接入点信标传输。这种处理还可以中断以便根据需要或在需要时再次允许传输。如将参照图4所示,可以修改该基本省电操作模式以便反映这些教导,从而实现改善的节能。
现在参照图4,在省电模式处理40期间,通信单元可以可选地进行41普通802.11基本信道接入处理并且确定42通信媒质目前是否忙。当不忙时,通信单元可以基本上根据现有技术简单地发射47其分组并且返回48到其休眠模式。但是当通信单元确定42媒质忙时,处理40准备设置43定时器并且选择降低功率模式。该定时器具有持续时间,该持续时间例如可以包括802.11b协议规定的50毫秒时间窗,在此期间通信单元监控该信道以便确保该信道保持空闲。
在定时器指定时间窗期间,通信单元使用低功率物理层空闲信道评估载波侦听来监控44信道能量标记。例如,如上所述,可以使用RSSI测量技术来侦听能证明有其他通信单元传输活动的信道负载能量的存在。这种方法可以利用最少部件和/或运算活动实现,例如是因为不对所监控的传输进行解码或者另外处理来确定它们的实质内容。当然,与传统上使用第二接收机进行这种监控活动相比,转而又可利用大大降低的功率增益实现这种简单的监控。
在该监控活动期间,处理40在信道出现空闲的时间期间有规律地递减45一次。在一个优选实施例中,当信道证明有传输活动时不发生这种递减。当通信单元确定46该定时器已经完全递减完时,该通信单元可以发射47其分组给接入点并且然后返回48休眠操作模式。
根据这些实施例,可以把通信单元配置为在需要支持某种最小接收功能的时间期间单独地或者结合其他休眠操作模式利用降低功率操作模式。然后可以根据需要恢复全功能(以及全功率)接收功能。
本领域技术人员应该认识到,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以对上述的实施例进行大量修改、改变和组合,并且这种修改、改变和组合应该被认为在本发明概念的范围之内。
Claims (10)
1.一种方法,包括:
在通信单元:
-确定在信道上发射通信的需要:
-使用第一接收机监控在该信道上的能量标记,而大体同时把第二接收机置于降低功率操作模式,其中该第一接收机在其正常操作期间比第二接收机在其正常操作期间使用的功率少;
-至少部分地根据在该信道上的能量标记,实施激活事件,其中该激活事件至少包括:
-把该第二接收机置于增加功率操作模式;以及
-在该信道上发射。
2.如权利要求1的方法,其中确定在信道上发射通信的需要包括确定在该信道上发射消息并且然后使用该第二接收机针对去往该通信单元的传输监控该信道的需要。
3.如权利要求1的方法,其中使用第一接收机监控该信道上的能量标记包括使用大体与该第二接收机分立的第一接收机。
4.如权利要求3的方法,其中使用大体与该第二接收机分立的第一接收机包括使用大体与该第二接收机分立但仍然共享至少一些部件的第一接收机。
5.如权利要求1的方法,其中使用第一接收机监控该信道上的能量标记包括使用第一接收机监控该信道上的能量标记,还无需对该信道上其他装置发射的消息进行解码。
6.如权利要求1的方法,其中大体同时把第二接收机置于降低功率操作模式包括大体同时把第二接收机置于关机操作模式。
7.一种通信单元,包括:
-第一接收机,其在正常操作期间利用第一能量值;
-第二接收机,其至少部分地与该第一接收机分立并且至少具有第一操作模式和第二操作模式,其中该第一操作模式利用比该第一能量值大的第二能量值并且该第二操作模式利用比该第二能量值小的第三能量值;
-控制器,其具有可操作地耦合到该第二接收机的模式选择输出;
-传输调度器,其具有下一个预定传输时间输出,该输出响应于该第一接收机并且可操作地耦合到该控制器;
以便该第一接收机可以使用特定能量值监控通信信道,而同时该控制器使该第二接收机操作于第二操作模式,从而也仅仅使用该特定能量值,并且该传输调度器可以至少部分地根据该第一接收机对该通信信道的监控来确定下一个预定传输时间,并且该控制器可以使用该下一个预定传输时间来确定何时把该第二接收机从该第二操作模式切换到该第一操作模式。
8.如权利要求7的通信单元,其中该第二接收机包括802.11兼容接收机。
9.如权利要求7的通信单元,其中该第二操作模式包括完全关机操作模式。
10.如权利要求7的通信单元,其中该第二操作模式包括休眠操作模式并且其中该控制器包括用于至少部分地根据至少预定总体持续时间来选择何时在该休眠操作模式中操作该第二接收机的控制器装置,其中在该持续时间期间该通信信道没有承载来自其他通信单元的传输。
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