DE102017131287B4

DE102017131287B4 - Mehrbenutzer(MU)-Wecksignal-Übertragung mittels FDMA-Schema in WLAN

Info

Publication number: DE102017131287B4
Application number: DE102017131287.0A
Authority: DE
Inventors: Jianhan Liu; Tianyu Wu; Thomas Edward Pare Jr.; Keng Leong Fong
Original assignee: MediaTek Inc
Current assignee: MediaTek Inc
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2020-01-09
Anticipated expiration: 2037-12-23
Also published as: DE102017131287A1; DE102017131287B8; US20180184379A1; US10470125B2

Abstract

Verfahren zur drahtlosen Kommunikation, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Generieren eines Pakets (200, 300, 510, 520), welches eine erste Vielzahl von Weckfunksignalen umfasst, wobei das Generieren Folgendes umfasst:
Zuordnen eines Teilkanals (611, 612) eines ersten Frequenzkanals zu jedem von der ersten Vielzahl von Weckfunksignalen; und
Modulieren der ersten Vielzahl von Weckfunksignalen unter Verwendung einer ON/OFF-Key(OOK)-Modulation, wobei jedes von der ersten Vielzahl von Weckfunksignalen dazu betreibbar ist, ein Hauptfunkgerät (122, 1141) zu aktivieren, das sich in einer jeweiligen drahtlosen Kommunikationsvorrichtung (120, 1100) einer ersten Vielzahl drahtloser Kommunikationsvorrichtungen befindet; und
Übertragen des Pakets unter Verwendung eines Frequenzvielfachzugriffs (FDMA), wobei jedes von der ersten Vielzahl von Weckfunksignalen über einen entsprechenden Teilkanal des ersten Frequenzkanals übertragen wird, wobei das Paket (200, 510, 520) ferner eine Vorläuferpräambel (511) umfasst, die dazu betreibbar ist, zu verhindern, dass eine Vorläufervorrichtung, die nicht zur Verarbeitung der Vielzahl von Weckfunksignalen ausgebildet ist, während der Übertragung des Pakets Signale überträgt, und wobei die Vorläuferpräambel über den ersten Frequenzkanal übertragen wird.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen der Folgenden: Vorläufige US-Patentanmeldung Nr. 62/437.748 mit dem Titel „FDMA TRANSMISSION SCHEMES IN WLAN WITH WAKE-UP RADIOS“, eingereicht am 22. Dezember 2016; und vorläufige US-Patentanmeldung Nr. 62/512.748 mit dem Titel „FDMA OOK Transmission Schemes in WLAN with Wake-up Radios“, eingereicht am 31. Mai 2017. Der Inhalt der oben genannten Patentanmeldungen wird hier hiermit durch Bezugnahme für alle Zwecke vollumfänglich aufgenommen.
TECHNISCHES GEBIET
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung betreffen im Allgemeinen das Gebiet der Netzwerkkommunikation und insbesondere das Gebiet der Kommunikation von Protokollen in der drahtlosen Kommunikation.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Drahtlose lokale Netzwerke (Wireless Local Area Networks - WLANs) und mobile Kommunikationsvorrichtungen sind immer allgegenwärtiger geworden; dazu gehören Smartphones, tragbare Geräte, diverse Sensoren, das Internet der Dinge (IdD) usw. Da die Gesamtgröße einer solchen Kommunikationsvorrichtung durch Erfordernisse der Tragbarkeit eingeschränkt ist, wird sie typischerweise durch eine eingebaute Batterie mit begrenzter Ladekapazität mit Leistung versorgt. Die meisten Rechenlasten einer Kommunikationsvorrichtung können per Kommunikation betrieben werden; das macht das drahtlose Funkgerät zu einem der größten Leistungsverbraucher, da es betriebsbereit bleiben muss, damit sofortige Reaktionen auf Datenkommunikationsanforderungen gewährleistet werden können.
Um den Leistungsverbrauch durch die drahtlosen Funkgeräte zu reduzieren, sind in manchen Kommunikationsvorrichtungen ein Hauptfunkgerät und ein Weckfunkgerät (Wake-up Radio - WUR) mit kleiner Leistung beinhaltet. Wenn es nicht an Aufgaben der Datenkommunikation beteiligt ist, kann das Hauptfunkgerät in einen Leistungseinsparungszustand, bspw. einen Ruhemodus, versetzt oder sogar abgeschaltet werden. Das Weckfunkgerät (WUR) mit kleiner Leistung dagegen bleibt aktiv und arbeitet derart, dass es das Hauptfunkgerät aktiviert, sobald das WUR eine Datenkommunikationsanforderung empfängt, die an das Hauptfunkgerät adressiert ist, bspw. in Form eines Wecksignals, das von einem Wi-Fi-Zugriffspunkt (Access Point - AP) aus übertragen wird.
Im Vergleich zu einem Hauptfunkgerät mit Datenkommunikationskapazitäten hoher Rate und komplexen Verarbeitungsfunktionen handelt es sich bei einem WUR um ein kostengünstiges Funkgerät mit niedrigem Leistungsverbrauch, das dennoch ausreichend ist, um ein Wecksignal zu empfangen und zu verarbeiten und das Hauptfunkgerät dementsprechend zu aktivieren. Beispielsweise kann sich die Nennleistungsaufnahme eines WUR auf 0,5~1 mW oder sogar weniger belaufen.
Die Normenfamilie 802.11 des Institute for Electronic and Electrical Engineers (IEEE) gibt technische Standards für WLANs vor. In die aktuellen Generationen der IEEE-802.11-Standards wurden Mehrbenutzer(MU)-Kommunikationsschemata aufgenommen, wie etwa Multi-User Multiple-Input Multiple-Output (MU-MIMO) und das orthogonale Frequenzmultiplexverfahren (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access - OFDMA). Allerdings fehlt es an einem MU-Übertragungsmechanismus, der eine simultane Wecksignalkommunikation zwischen einem Sender und mehreren WUR-Empfängern ermöglicht.
Die Druckschrift US 9 525 540 B1 offenbart ein Verfahren, in dem zum Einbetten eines Signals in einen ausgewählten Unterträger einer Mehrträger-Abwärtsverbindungs-Signalform einer regulären Daten/Steuerungssignalgebung eine Basisstation das eingebettete Signal mit einem anderen Modulationsschema als die anderen Daten in der Abwärtsverbindungs-Signalform moduliert. Die Basisstation macht benachbarte Unterträger zu null, um eine Interferenz in einem Weck-Empfänger mit geringer Leistung einer oder mehrerer IOE-Vorrichtungen zu minimieren. Die IOE-Vorrichtung aktiviert den Niedrigleistungs-Weck-Empfänger zu geplanten Zeiten, um nach dem Signal zu suchen. Bezüglich Synchronisationssignale korrigiert die IOE-Vorrichtung ein lokales Taktsignal auf der Grundlage eines Korrelationswertes des Signals in Bezug auf eine vorbestimmte Sequenz.
Bezüglich Wecksignale korreliert die IOE-Vorrichtung alles, was in der Antenne erfasst wird, mit einer vorbestimmten Sequenz und vergleicht den Korrelationswert mit einem vorbestimmten Schwellenwert. Bei Erreichen des Schwellenwerts registriert die IOE-Vorrichtung ein Wecksignal und aktiviert den primären Sender/Empfänger der Vorrichtung. Wenn nicht, geht der Empfänger wieder in den Schlafmodus über.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend stellen hier offenbarte Systeme Protokolle zur effizienten Wecksignalkommunikation bereit, indem sie es ermöglichen, dass ein Sender ein einzelnes Weckpaket überträgt, um Hauptfunkgeräte in mehreren Kommunikationsvorrichtungen in einem drahtlosen lokalen Netzwerk (WLAN) zu aktivieren. Die Protokolle nutzen ein einfaches Modulationsschema und Bandbreitenzuweisungsschemata mit geringer Interferenz für Wecksignale, die kostengünstige Ausgestaltungen der WURs mit kleiner Leistung ermöglichen.
In Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird der Frequenzvielfachzugriff (Frequency-Division Multiple Access - FDMA) verwendet, um mehrere Wecksignale in einem Einzelpaket an Weckfunkgeräte (WURs) mehrerer Empfangsvorrichtungen zu übertragen, wo die Wecksignale per ON/OFF-Key(OOK)-Modulation moduliert werden. Ein WUR gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung arbeitet in einem schmalen Band. In einem Mehrbenutzer(MU)-Weckpaket kann ein Frequenzkanal in mehrere Teilkanäle unterteilt werden, um mehrere Wecksignale per FDMA zu übertragen. Zum Beispiel kann ein Frequenzkanal mit einer Bandbreite von 20 MHz zwei oder drei OOK-Wecksignale übertragen, die an zwei Empfängervorrichtungen adressiert sind, und jedes Wecksignal besetzt einen jeweiligen 4-MHz-Teilkanal, der über einen vorherigen Verhandlungsprozess mit der übertragenden Vorrichtung bestimmt werden kann. Die einfache OOK-Modulation und -Übertragung per FDMA steigern vorteilhafterweise die Bandbreitennutzungseffizienz der Wecksignalübertragung.
Zwei benachbarte Wecksignale sind durch einen gewissen Frequenzabstand angemessen beabstandet, um Interferenzen im Nebenkanal (Adjacent Channel Interferences - ACI) zu reduzieren; bspw. beträgt der Frequenzabstand 4 MHz oder 2 MHz. Die reduzierte ACI führt vorteilhafterweise zu verringerten Anforderungen an die Leistungsfähigkeit für den analogen Basisbandfilter in dem WUR, was eine vereinfachte Ausgestaltung der Schaltung und gesenkte Entwicklungs- und Herstellungskosten mit sich bringt.
Sobald ein WUR in einer empfangenden Vorrichtung das Paket empfängt, setzt es das OOK-Wecksignal in eine Weckmeldung um, um das Hauptfunkgerät zur aktiven Datenkommunikation zu wecken. Dies hebt die Notwendigkeit auf, dass ein Hauptfunkgerät häufig aufwachen muss, um zu prüfen, ob eine Datenkommunikationsaufgabe vorliegt; dies senkt den damit verbundenen Leistungsverbrauch. Da durch die Übertragung eines Einzelpakets mehrere Kommunikationsvorrichtungen geweckt werden können, kann außerdem die durchschnittliche Latenz zum Übertragen und Verarbeiten von Wecksignalen in dem WLAN wesentlich und vorteilhafterweise reduziert werden.
In manchen Ausführungsformen kann ein MU-Weckpaket eine Sequenz mehrerer Wecksignale beinhalten, die unter Verwendung des gleichen Teilkanals übertragen und in einer Zeitdomäne kaskadiert werden. Zusätzlich zu OOK-Wecksignalen kann in ein MU-Weckpaket auch ein Datenrahmen verpackt und an eine empfangende Vorrichtung adressiert werden, deren Hauptfunkgerät sich bereits in einem Betriebszustand befindet. Ein Rekonfigurationsfenster kann zwischen aufeinanderfolgende Wecksignale in ein und demselben Teilkanal eingeschoben werden.
In manchen Ausführungsformen kann ein MU-Weckpaket eine Vorläuferpräambel beinhalten, die dazu verwendet wird, zu verhindern, dass Vorläufervorrichtungen während der Übertragung eines Weckpakets Signale übertragen.
Da der Sender/Empfänger in einer sendenden Vorrichtung typischerweise eine Zurücksetzungszeit vom Generieren von Wellenformen für ein Wecksignal zu einem anderen und vom Generieren von Wellenformen für eine Präambel zum Generieren von Wellenformen eines Wecksignals benötigt, kann zwischen verschiedene Wellenformarten in einer Zeitdomäne ein Rekonfigurationsfenster eingeschoben werden.
Vorstehendes ist eine Zusammenfassung und enthält zwangsläufig Vereinfachungen, Verallgemeinerungen und Auslassungen von Details; folglich liegt es für den Fachmann auf der Hand, dass die Zusammenfassung rein beispielhafter Natur ist und in keiner Weise der Einschränkung dienen soll. Weitere Aspekte, erfindungsgemäße Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung, die ausschließlich durch die Ansprüche definiert wird, werden aus der nachfolgend dargelegten, nicht einschränkenden detaillierten Beschreibung ersichtlich.
Figurenliste
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erschließen sich besser aus der Lektüre der folgenden detaillierten Beschreibung unter Hinzunahme der beigefügten Figuren, in welchen mit gleichen Bezugszeichen ähnliche Elemente gekennzeichnet werden.

1 stellt ein beispielhaftes WLAN, bei welchem ein Zugriffspunkt (AP) ein MU-Weckpaket übertragen kann, um die Hauptfunkgeräte mehrerer Nicht-AP-Stationen (STAs) zu wecken, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
2 stellt ein beispielhaftes Format eines MU-Weckpakets zum Übertragen mehrerer Wecksignale und eines einzelnen Wecksignals gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
3 stellt ein beispielhaftes Format eines MU-Weckpakets, in dem in einer Zeitdomäne kaskadierte OOK-Wecksignale verpackt sind, die per FDMA übertragen werden, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
4 stellt das Format eines beispielhaften MU-Weckpakets, das ein OOK-moduliertes Wecksignal und einen Datenrahmen überträgt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
5A zeigt das Format eines MU-Weckpakets, das ein Rekonfigurationsfenster beinhaltet, welches zwischen einer Vorläuferpräambel und OOK-Wecksignalen eingeschoben ist, die an zwei empfangende STAs adressiert sind, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
5B zeigt das beispielhafte Format eines MU-Weckpakets, das beispielhafte Täuschungssymbole beinhaltet, die zwischen OOK-Wecksignalen und einem Täuschungsfenster, eingeschoben zwischen einer Vorläuferpräambel und OOK-Wecksignalsequenzen, eingeschoben sind, gemäß einer Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
6A-6B stellen beispielhafte Multiplex-Schemata für Frequenzteilkanäle zum Übertragen mehrerer OOK-Wecksignale per FDMA in einem MU-Wecksignalpaket gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar.
7A und 7B stellen einen beispielhaften Frequenzbandgebrauch beim Übertragen von OOK-Wecksignalen in einem MU-Weckpaket gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar.
8A ist ein Ablaufschema, welches einen beispielhaften Prozess zum Übertragen eines MU-Weckpakets gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung abbildet.
8B stellt beispielhafte Sendermodule, die zum Generieren von Wellenformen mehrerer in einem MU-Weckpaket beinhalteter Wecksignale konfiguriert sind, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
9A ist ein Ablaufschema, welches einen beispielhaften Prozess des Weckens eines inaktiven Hauptfunkgeräts einer STA als Reaktion auf ein in einem MU-Weckpaket beinhaltetes Wecksignal gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung abbildet.
9B stellt die Konfiguration eines beispielhaften WUR, das in der Lage ist, ein MU-Weckpaket zum Aktivieren eines Hauptfunkgeräts zu verarbeiten, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
10 ist ein Blockdiagramm, welches eine beispielhafte drahtlose Kommunikationsvorrichtung, die in der Lage ist, MU-Weckpakete zu generieren, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
11 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte drahtlose Kommunikationsvorrichtung, die ein WUR beinhaltet, das in der Lage ist, ein Hauptfunkgerät als Reaktion auf ein MU-Weckpaket zu aktivieren, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
An dieser Stelle wird ausführlich auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, zu welcher Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Die Erfindung wird zwar in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen beschrieben, doch versteht es sich, dass sie nicht dazu gedacht sind, die Erfindung auf diese Ausführungsformen einzugrenzen. Stattdessen soll die Erfindung Alternativen, Modifikationen und Äquivalente abdecken, die im Geist und Umfang der Erfindung, welche durch die beigefügten Ansprüche definiert werden, beinhaltet sein können. Darüber hinaus werden in der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zahlreiche konkrete Details dargelegt, um ein umfassendes Verständnis der vorliegenden Erfindung zu verschaffen. Dabei wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass die vorliegende Erfindung ohne diese konkreten Details umgesetzt werden kann. In anderen Fällen sind allgemein bekannte Verfahren, Prozeduren, Komponenten und Schaltungen nicht im Detail beschrieben worden, um Aspekte der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht unnötig zu verschleiern. Obgleich ein Verfahren zum Zwecke der Verständlichkeit als eine Sequenz durchnummerierter Schritte abgebildet sein kann, gibt die Durchnummerierung nicht zwangsläufig die Reihenfolge der Schritte vor. Es versteht sich, dass manche der Schritte ausgelassen, parallel durchgeführt oder ohne die Notwendigkeit durchgeführt werden können, eine strenge Sequenzreihenfolge zu befolgen. Die Zeichnungen, in denen erfindungsgemäße Ausführungsformen gezeigt werden, sind halb schematisch und nicht maßstabsgetreu; insbesondere dienen manche der Dimensionen der Verständlichkeit der Darstellung und werden in den Figuren übergroß gezeigt. Gleichermaßen zeigen die Ansichten in den Zeichnungen zur einfacheren Beschreibung im Allgemeinen zwar ähnliche Ausrichtungen, doch ist die Abbildung in den Figuren größtenteils frei gewählt. Im Allgemeinen kann die Erfindung in einer beliebigen Ausrichtung betrieben werden.
MEHRBENUTZER(MU)-WECKSIGNAL-ÜBERTRAGUNG MITTELS FDMA-SCHEMA IN WLAN
Insgesamt stellen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung Kommunikationsprotokolle zum Senden und Empfangen eines Mehrbenutzer(MU)-Weckpakets bereit, das an mehrere empfangende Vorrichtungen adressierte Wecksignale enthält. Wenn eine übertragende Vorrichtung in einem drahtlosen lokalen Netzwerk (WLAN) versucht, mehrere empfangende Vorrichtungen aus einem Ruhemodus zu wecken, dann generiert die übertragende Vorrichtung ein MU-Weckpaket mit Wecksignalen per On/Off-Key (OOK-Modulation). Jedes per OOK modulierte Wecksignal wird einem konkreten Frequenzteilkanal zugewiesen und per FDMA übertragen. Bei Empfang des MU-Weckpakets kann ein Weckfunkgerät (WUR) in einer empfangenden Vorrichtung das Wecksignal, das an die aktuelle empfangende Vorrichtung adressiert wurde, erkennen und das Hauptfunkgerät in der Vorrichtung entsprechend wecken.
Die Kommunikationsvorrichtungen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können Hauptfunkgeräte aufweisen, die dazu konfiguriert sind, eine oder mehrere drahtlose Kommunikationstechnologien wie etwa Bluetooth®, WI-FI und/oder zelluläre Technologien, bspw. LTE, 4G, 5G usw. zu verwenden.
1 stellt ein beispielhaftes WLAN 100, in welchem ein Zugriffspunkt (AP) ein MU-Weckpaket 110 übertragen kann, um die Hauptfunkgeräte mehrerer Nicht-AP-Stationen (STAs) zu wecken, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar. Der AP 110 und die STAs 120, 130 und 140 können zu einem Basic Service Set (BSS) gehören. Jede der STAs 120, 130 und 140 weist ein Hauptfunkgerät und ein WUR mit kleiner Leistung (LP-WUR) auf. Zur Leistungseinsparung kann das Hauptfunkgerät 122 beispielsweise in der STA 120 abgeschaltet oder in einen Ruhezustand oder anderweitig in einen inaktiven Zustand versetzt werden. In einem solchen Zustand ist das Hauptfunkgerät 122 nicht in der Lage, Pakete zu empfangen oder zu senden. Während sich das Hauptfunkgerät im inaktiven Zustand befindet, bleibt das WUR 121 aktiv und kann ein Wecksignal empfangen, das von einer anderen Vorrichtung, bspw. dem AP 110, übertragen wurde. Das WUR 121 arbeitet derart, dass es das Hauptfunkgerät als Reaktion auf ein empfangenes Wecksignal in einen aktiven Zustand zurück schaltet.
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann der AP 110 mehrere STAs erkennen, die aktiviert werden müssen, bspw. zum Empfangen von Daten oder zum Senden von Daten. Der AP 110 generiert anschließend das MU-Weckpaket 111, in dem die Wecksignale für mehrere vorgesehene STAs verpackt sind. Auf diese Weise können mehr als eine STA gleichzeitig Wecksignale empfangen und entsprechend ihre eigenen Wecksignale unabhängig und simultan verarbeiten. Aus der Sicht des AP kann dies die Anzahl der Kanalzugriffe auf den AP vorteilhaft und erheblich verringern und die Latenz, mehrere STAs zu wecken, reduzieren.
Um eine Reichweitenabdeckung des gesamten WLAN zu erzielen, arbeitet ein WUR vorzugsweise in einem schmalen Band. Beispielsweise kann eine Frequenzbandbreite zum Übertragen eines Wecksignals 1 MHz, 2 MHz, 4 MHz oder 5 MHz betragen. Wie im Folgenden beschrieben, kann ein Frequenzkanal, der normalerweise für die Datenübertragung zugeordnet ist, in mehrere Teilkanäle unterteilt werden, und ausgewählte Teilkanäle können zum Übertragen von Wecksignalen verwendet werden. Dabei versteht es sich, dass eine beliebige vernunftgemäße Bandbreite verwendet werden kann, um ein Wecksignal zu übertragen, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Ferner versteht es sich, dass das jeweilige Frequenzband, das einer STA zugeordnet ist, über einen Verhandlungs- und/oder Lernprozess zwischen der STA und dem AP bestimmt werden kann. Ein Verhandlungsprozess kann durch das Hauptfunkgerät bei der STA durchgeführt werden, während es sich in einem aktiven Zustand befindet, oder durch die WUR selbst. Wecksignale für eine konkrete STA sind an dem verhandelten Frequenzband festgelegt, das über einen neuerlichen Verhandlungs- und/oder Lernprozess gemäß einem spezifischen Verhandlungsprotokoll geändert werden kann.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist der AP 110 dazu konfiguriert, ein Wecksignal unter Verwendung der On/Off-Keying(OOK)-Modulation in dem zugeordneten Teilkanal zu modulieren. Im Allgemeinen stellt die OOK-Modulation die einfachste Form der Amplitudenabtastung (Amplitude-Shift Keying - ASK) dar, welche digitale Daten bei Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Trägerwelle repräsentiert. Der AP 110 kann mehrere OOK-modulierte Wecksignale in einem MU-Weckpaket per FDMA übertragen. Ein WUR, welches das MU-Weckpaket empfängt, kann bestimmen, ob das Paket ein Wecksignal enthält, das für die aktuelle STA vorgesehen ist, und zwar auf Grundlage dessen, ob die Trägerwelle in dem vorweggenommenen Frequenzteilkanal vorhanden ist. Wegen der einfachen OOK-Modulation, die für Wecksignale verwendet wird, können WURs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung relativ unkomplizierte und leistungseffiziente Konfigurationen aufweisen, da die Schaltung, die zum Verarbeiten von OOK-Signalen verwendet wird, mit kleiner Leistung und kostengünstig gestaltet werden kann. Ferner steigert das Verwenden der einfachen OOK-Modulation und FDMA-Übertragung an mehrere Benutzer vorteilhafterweise die Bandbreitennutzungseffizienz und Zeiteffizienz.
Für eine weitere Verringerung des Leistungsverbrauchs einer STA kann das WUR selbst über ein Ruheprotokoll verfügen. Beispielsweise muss ein WUR für die Dauer eines bestimmten Zeitfensters („WUR-Wachfenster“) regelmäßig wach bleiben, auf das ein Ruhefenster („WUR-Ruhefenster“) folgt. Die Dauer des Wach-Fensters kann auf Grundlage der Übertragungsdauer eines Wecksignals, der Anzahl an STAs mit WURs in den BSS und der Leistungsverbrauchsanforderungen des WUR bestimmt werden. Beispielsweise können die WUR-Wachfenster auf 2 ms. bis 20 ms. eingestellt werden. Zur Gewährleistung einer geringen Latenz beim Reagieren auf ein Wecksignal sollten WUR-Ruhefenster relativ kurz sein, bspw. 90 ms. Vorzugsweise werden WUR-Ruhe-Fenster derart eingestellt, dass sie von Bakenintervallen abweichen, um eine Kollision zwischen Baken und Wecksignalen zu verhindern. Das WUR-Ruheprotokoll kann über einen Verhandlungs- oder Koordinationsprozess mit dem AP bestimmt werden.
In manchen Ausführungsformen beinhaltet ein MU-Weckpaket eine Vorläuferpräambel, die zum Täuschen von Vorläufervorrichtungen verwendet wird, die nicht dazu ausgestattet sind, MU-Weckpakete zu verarbeiten, bspw., weil sie über kein WUR verfügen. Die Vorläuferpräambel überträgt Informationen über die Länge des MU-Weckpakets und meldet einer das Paket empfangenden Vorläufervorrichtung, eine Übertragung von Signalen während der Paketübertragung zu unterlassen. Bei der Vorläufervorrichtung kann es sich um eine der Folgenden handeln: eine Vorrichtung mit hohem Durchsatz (High Throughput - HT), eine Vorrichtung mit sehr hohem Durchsatz (Very High Throughput - VHT) und eine hocheffiziente (High Efficient - HE) Vorrichtung - gemäß der Definition in verschiedenen IEEE-802.11-Standards - oder um eine sonstige Art Vorläufervorrichtung.
Zusätzlich dazu kann das MU-Weckpaket eine Weckpräambel beinhalten, welche eine Erkennungssequenz von Wecksignalen, eine Kennung der empfangenden STA, eine Kennung des BSS, eine Kennung des AP, einen Datenabschnitt, einen optionalen Längenabschnitt, eine Rahmenprüfsequenz (Frame Check Sequence - FCS) und/oder sonstige geeignete Felder und Informationen enthält. In manchen Ausführungsformen beinhaltet ein MU-Weckpaket anstelle spezifischer S TA-Kennungen eine Gruppenkennung einer Gruppe von STAs, um die empfangenden STAs zu erkennen, bspw. alle STAs in einem Heimnetz. Allgemein bekannte Felder und Informationen, die in MU-Wecksignalpakete einbezogen werden können, werden in den Figuren und der Beschreibung der Kürze halber weggelassen.
2 stellt ein beispielhaftes Format eines MU-Weckpakets zum Übertragen mehrerer Wecksignale und eines einzelnen Wecksignals gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar. Das MU-Weckpaket 200 beinhaltet eine Vorläuferpräambel 210, die in einem Frequenzkanal mit einer Bandbreite von 20 MHz übertragen wird. Zwei Wecksignale 211 und 212, welche an die WUR-Stationen #k und #m adressiert sind, folgen der Vorläuferpräambel. Die Wecksignale 211 und 212 werden OOK-moduliert und per FDMA übertragen, indem sie zwei Teilkanäle mit der Bandbreite von 20 MHz bzw., z. B., 4 MHz im Falle jedes Teilkanals besetzen. In dem Fall, dass nur eine STA aufwachen muss, kann der AP ein Einzelbenutzer(Single User - SU)-Weckpaket generieren, indem er das gleiche Format verwendet. Damit wird an die vorgesehene Einzel-STA #m, wie bei 220 gezeigt, nur ein OOK-Wecksignal übertragen.
In manchen Ausführungsformen kann für die MU-Wecksignalübertragung ein FDMA in Kombination mit einem in einer Zeitdomäne kaskadierten Schema verwendet werden. Unter Verwendung einer kaskadierten Übertragung von Wecksignalsequenzen kann ein AP mehrere STAs mit WURs wecken, die im gleichen Teilkanal arbeiten. 3 stellt ein beispielhaftes Format eines MU-Weckpakets 300, in dem in der Zeitdomäne kaskadierte OOK-Wecksignale verpackt sind, die per FDMA übertragen werden, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar. Der Darstellung gemäß wird STA #k1 und STA #k2 der gleiche Teilkanal für Wecksignale zugeordnet. Gleichermaßen teilen sich STA #m1 und STA #m2 den gleichen Teilkanal, und STA #n1 und STA #n2 teilen sich den gleichen Teilkanal.
Jeder Teilkanal überträgt mehrere Wecksignale, die in einer Zeitdomänen-kaskadierten Sequenz angeordnet sind. Beispielsweise überträgt der erste Teilkanal 311 das Wecksignal für STA# k1, gefolgt von dem Wecksignal #k2. In dieser Konfiguration kann ein MU-Weckpaket verwendet werden, um eine Anzahl von STAs zu wecken, die über der Anzahl der verfügbaren Teilkanäle liegt, was die Zeiteffizienz der Übertragung von Wecksignalen in einem BSS weiter steigert. Dementsprechend sollte das Dauer-Feld in dem SIG-Feld der Vorläuferpräambel groß genug sein, um die Übertragung aller kaskadierter Wecksequenzen zu schützen.
In manchen Ausführungsform kann ein MU-Weckpaket mehrere Wecksignale zum Wecken mancher inaktiver STAs und einen Datenrahmen, der an eine aktive STA adressiert ist, kombinieren. Die aktive STA kann mit einem WUR und einem Hauptfunkgerät ausgestattet sein, das als Reaktion auf eine durch das WUR generierten Weckmeldung bereits in einen aktiven Zustand eingetreten ist. Alternativ dazu kann die aktive STA nur ein Hauptfunkgerät aufweisen, das während des Betriebs der STA konstant aktiv bleibt.
4 stellt ein beispielhaftes Format eines beispielhaften MU-Weckpakets 400, welches ein OOK-moduliertes Wecksignal 412 und einen Datenrahmen 413 überträgt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar. Zum Beispiel befindet sich eine hoch effiziente (HE) STA #k, welche die IEEE-802.1 1 ax-Standards erfüllt, in einem aktiven Zustand und ist die vorgesehene empfangende Vorrichtung für den Datenrahmen. Der Datenrahmen wird per OFDMA-Modulation moduliert. In dem Paket ist eine HE-Präambel 411 inbegriffen, welche die erforderliche Signalisierung für die HE STA #k enthält. Allerdings kann ein MU-Weckpaket gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung einen oder mehrere Datenrahmen für sonstige geeignete Arten von STAs enthalten.
Das Wecksignal 412 verwendet die OOK-Modulation oder Modulation per Frequenzumtastung (Frequency Shift Keying - FSK) und ist für eine inaktive STA mit einem WUR vorgesehen. Es versteht sich, dass die vorliegende Offenbarung nicht durch die Anzahl der Wecksignale oder die Anzahl der Datenrahmen, die in einem MU-Weckpaket beinhaltet sein können, beschränkt ist. Sind mehrere OOK-Wecksignale in dem Paket beinhaltet, so werden sie per FDMA übertragen. Aufgrund der Verwendung verschiedener Modulationsarten können sich das Wecksignal und der Datenrahmen möglicherweise gegenseitig stören. Die empfangenden STAs können eine Filterung und/oder Ratenanpassung verwenden, um die Interferenz zu reduzieren oder aufzuheben, was auf eine beliebige allgemein fachbekannte Art und Weise umgesetzt werden kann.
In manchen Ausführungsformen kann ein Rekonfigurationsfenster zwischen eine Vorläuferpräambel und die darauffolgenden Wecksignale, bspw. eine Vorläufer/HT-VHT/HE-Präambel, eingeschoben werden. Das Rekonfigurationsfenster stellt dem Sender vorteilhafterweise eine Zurücksetzungsperiode bereit, damit dieser vom Generieren einer Art Wellenform zu einer anderen seine Konfigurationen einstellen kann, wie etwa Leistungs-, Bandbreiten- und HF/Analogschaltungs-Einstellungen. Beispielsweise kann die Dauer des Fensters einer Einschwingzeit entsprechen, die der Sender benötigt, um von einer Wellenformgenerierung für die Vorläuferpräambel zu einer Wellenformgenerierung für das Weckfunksignal umzuschalten. Signale, die in diesem Rekonfigurationsfenster übertragen werden, werden als nicht verlässlich behandelt und von den empfangenden STAs nicht als gültige Signale verarbeitet. 5A zeigt das Format eines MU-Weckpakets 510, welches ein Rekonfigurationsfenster 514 beinhaltet, das zwischen einer Vorläuferpräambel 511 und OOK-Wecksignalen 512 und 513 eingeschoben ist, welche an empfangende STAs adressiert sind, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das Rekonfigurationsfenster 514 kann auch als zusätzliches Täuschungssymbol für eine bestimmte Generation von Vorläufervorrichtungen dienen, wie etwa Vorrichtungen, die IEEE-802.11n-Standards erfüllen. Die Rekonfigurationssymbole können unter Verwendung einer Modulation mittels binärer Phasenumtastung (Binary Phase Shift Keying - BPSK) generiert werden.
5B zeigt das beispielhafte Format eines MU-Weckpakets 520, das beispielhafte Täuschungssymbole beinhaltet, die zwischen OOK-Wecksignalen und einem Täuschungsfenster 524, eingeschoben zwischen eine Vorläuferpräambel 521 und OOK-Wecksignalsequenzen, eingeschoben sind, gemäß einer Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Der Darstellung gemäß überträgt das Paket 520 in der Zeitdomäne kaskadierte OOK-Wecksignale 522,523, die per FDMA übertragen werden. Ein Teilkanal wird verwendet, um eine Sequenz von Wecksignalen 522,523 zu übertragen, die an mehrere empfangende STAs adressiert ist. Das Täuschungssymbol 524, das zwischen der Vorläuferpräambel 511 und den Wecksignalen 522, 523 eingeschoben ist, dient auch als Zurücksetzungsperiode für den Sender, wie oben unter Bezug auf 5A vermerkt. Zusätzlich dazu wird auch ein Rekonfigurationsfenster (bspw. 525) zwischen die Übertragung zweier benachbarter Wecksignale 522, 523 im gleichen Teilkanal eingeschoben. Beispielsweise kann das Fenster 525 viel kleiner als das Täuschungssymbol 524 sein.
Da ein WUR gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in einem schmalen Band arbeiten kann, kann ein Frequenzkanal zum Übertragen mehrerer Wecksignale per FDMA in mehrere Teilkanäle unterteilt werden. 6A-6B stellen beispielhafte Multiplex-Schemata für Frequenzteilkanäle zum Übertragen mehrerer OOK-Wecksignale per FDMA in einem MU-Wecksignalpaket gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. 6A zeigt, dass ein 20-MHz-Frequenzkanal gleichmäßig in 4-MHz-Teilkanäle unterteilt wurde und zwei der mittleren Teilkanäle 611 und 612 zum Übertragen von Wecksignalen verwendet werden. Die beiden Teilkanäle 611 und 612 sind durch einen Frequenzabstand von 4 MHz getrennt, um Interferenzen zwischen ihnen zu reduzieren, wobei die Teilkanäle an den Rändern nicht verwendet werden. 6B zeigt, dass ein 20-MHz-Frequenzkanal ungleichmäßig in drei 4-MHz- und vier 2-MHz-Teilkanäle unterteilt wurde, wobei jeder der 4-MHz-Teilkanäle zum Übertragen eines Wecksignals per FDMA verwendet wird, während die 2-MHz-Teilkanäle als Frequenzabstände zwischen den Wecksignalen dienen. Die 2-MHz-Teilkanäle an den Rändern werden nicht verwendet.
Durch das Trennen zweier benachbarter Wecksignale durch einen adäquaten Frequenzabstand können Interferenzen im Nebenkanal (ACI) vorteilhafterweise reduziert werden, wobei der Frequenzabstand zwischen 4 MHz und 2 MHz beträgt. Die reduzierte ACI führt vorteilhafterweise zu verringerten Leistungsfähigkeitserfordernissen für den analogen Basisbandfilter in dem WUR und vereinfacht damit die Ausgestaltung der Schaltung und senkt die Entwicklungs- und Herstellungskosten des WUR.
7A und 7B stellen einen beispielhaften Frequenzbandgebrauch beim Übertragen von OOK-Wecksignalen in einem MU-Weckpaket gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. 7A zeigt, dass ein 40-MHz-Band verwendet wird, um zwei Wecksignale für STA #n und #m per FDMA zu übertragen, wobei jedem Wecksignal eine Vorläuferpräambel und ein Täuschungssymbol vorausgeht. Das 40-MHz-Band ist in zwei 20-MHz-Frequenzkanäle unterteilt, und die beiden Präambeln werden jeweils in einem Kanal übertragen. Für jeden Frequenzkanal wird ein Teilkanal verwendet, um ein OOK-Wecksignal zu übertragen. Auf ähnliche Weise zeigt 7B, dass ein 80-MHz-Band verwendet wird, um vier Wecksignale, STA #n, #m, #k und #1, per FDMA zu übertragen, wobei jedem Wecksignal eine Vorläuferpräambel und ein Täuschungssymbol vorausgeht. In jedem 20-MHz-Frequenzkanal wird ein Teilkanal verwendet, um ein OOK-Wecksignal zu übertragen.
8A ist ein Ablaufschema, das einen beispielhaften Prozess 800 zum Übertragen eines MU-Pakets gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung abbildet. Der Prozess 800 kann durch eine AP-STA, eine Nicht-AP-STA oder eine sonstige geeignete drahtlose Kommunikationsvorrichtung durchgeführt werden, die zum Übertragen eines Wecksignals über ein WLAN betreibbar ist, um eine inaktive drahtlose Kommunikationsvorrichtung zu wecken.
Bei 801 wird ein Verhandlungsprozess durchgeführt, um eine Koordination zwischen einer sendenden Vorrichtung und einer empfangenden Vorrichtung betreffs der Übermittlung eines MU-Weckpakets, bspw. durch ein Hauptfunkgerät eines AP, zu erreichen. Anhand der Verhandlung zwischen einem AP und einer empfangenden STA können Parameter unterschiedlicher Aspekte bestimmt werden, die bei der MU-Weckpaketübertragung zu verwenden sind, wie etwa die Mittenfrequenz, die Frequenzbandbreite, OOK-Modulationsparameter, das Ruheprotokoll des WUR usw. An dem Verhandlungsprozess kann das WUR oder ein Hauptfunkgerät der empfangenden STA beteiligt sein. Es versteht sich, dass unter diversen geeigneten Umständen eine Neuverhandlung erfolgen kann, bspw. in regelmäßigen Abständen oder als Reaktion auf eine Anweisung seitens des Benutzers oder bestimmte Ereignisse wie etwa die Einführung einer neuen STA.
Bei 802 erkennt der AP eine oder mehrere STAs, deren Hauptfunkgeräte für die Datenkommunikation aufwachen müssen, bspw. zum Empfangen von Downlink-Datenpaketen, Übertragen von Uplink-Datenpaketen oder zum Übermitteln von Paketen mit anderen Partner-STAs. Bei 803 wird ein MU-Weckpaket generiert, in dem Wecksignale, die an mehrere erkannte STAs adressiert sind, verpackt sind. Jedes Wecksignal wird unter Verwendung der OOK/FSK-Modulation moduliert und dem ausgehandelten Frequenzteilkanal zugewiesen. Wie weiter oben beschrieben, kann mehr als ein Wecksignal dem gleichen Frequenzteilkanal zugeordnet und in der Zeitdomäne kaskadiert werden. Wenn nur eine STA aufwachen muss, dann kann ein SU-Paket unter Verwendung des gleichen Paketformats generiert werden. Ferner kann das MU-Weckpaket auch einen oder mehrere Datenrahmen beinhalten, die an aktive STAs adressiert sind. Es versteht sich, dass in das Generieren eines MU-Weckpakets eine große Vielfalt an Signalverarbeitungsarten einbezogen werden kann, wie etwa Padding, Scrambling, Codieren, Parsing, Frequenzzuweisung und so weiter.
Bei 804 wird das MU-Weckpaket über eine Sender- und Antennengruppe der AP-Vorrichtung übertragen. Die obigen Schritte 802-804 können gemäß einem Planungsalgorithmus in regelmäßigen Abständen wiederholt oder durch bestimmte Ereignisse ausgelöst werden.
Die vorliegende Offenbarung wird nicht durch die Mechanismen zum Generieren von Wellenformen von FDMA-OOK-Wecksignalen in einem Sender beschränkt. In manchen Ausführungsformen können solche Wellenformen in einem Basisbandmodul (z. B. unter Verwendung des Hauptfunkgeräts des AP) generiert und anschließend digital zu dem entsprechenden Teilkanal einer schmalen Bandbreite moduliert werden. Jeder Teilkanal kann zumindest ein OOK-Wecksignal enthalten, und jedes Wecksignal wird zum Wecken einer bestimmten STA mit einem WUR verwendet.
8B stellt beispielhafte Sendermodule, die zum Generieren von Wellenformen mehrerer in einem MU-Weckpaket beinhalteter Wecksignale konfiguriert sind, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar. Der (nicht im Einzelnen gezeigte) Sender weist parallele Verarbeitungspfade 860, 870 und 880 auf, die zeitgleich arbeiten können, um mehrere Wecksignale zu generieren. Jeder Pfad beinhaltet eine OOK-Basisband-Schaltung, eine Pulsformerschaltung und einen Digitalmischer für einen jeweiligen Teilkanal. Beispielsweise moduliert die OOK-Basisband-Schaltung 861 im Falle eines Wecksignals, das an die STA #k (oder das WUR #k) adressiert ist, das Trägersignal per OOK-Modulation und generiert ein Basisband-OOK-Signal. Die Pulsformerschaltung 862 passt die Wellenformen des Basisband-OOK-Signals an, damit das Signal in den ihm zugeordneten Frequenzteilkanal #1 passt. Die Digitalmischerschaltung 863 mischt das Digitalsignal in dem Teilkanal #1. Die Signale unterschiedlicher Teilkanäle werden anschließend bei dem Addierglied 881 kombiniert und zur Digital-Analog-Umsetzung und für die nachgeordnete Logik (nicht gezeigt) zu der DAC 882 geleitet. Die resultierenden analogen Signale werden anschließend per FDMA über eine Antennengruppe übertragen.
9A ist ein Ablaufschema, das einen beispielhaften Prozess 900 des Weckens eines inaktiven Hauptfunkgeräts einer STA als Reaktion auf ein in einem MU-Weckpaket beinhaltetes Wecksignal gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung abbildet. Der Prozess 900 kann durch ein an das Hauptfunkgerät gekoppeltes WUR durchgeführt werden. Analog zu Schritt 801 in 8A wird bei 901 ein Verhandlungsprozess durchgeführt, um eine Koordination zwischen einer übertragenden Vorrichtung (bspw. einem Hauptfunkgerät in einem AP) und dem WUR hinsichtlich der MU-Weckpaket-Übermittlung zu erreichen. Die Verhandlung zwischen dem AP und der STA kann Parameter unterschiedlicher Aspekte ergeben, die in einer darauffolgenden MU-Weckpaket-Übertragung zu verwenden sind, wie etwa die Mittenfrequenz, die Frequenzbandbreite, OOK-Modulationsparameter, das Ruheprotokoll des WUR usw. Eine Neuverhandlung kann unter diversen geeigneten Umständen erfolgen, bspw. in regelmäßigen Abständen, aufgrund der Einführung einer neuen STA in das WLAN oder als Reaktion auf Anweisungen seitens des Benutzers.
Im vorliegenden Beispiel wendet das WUR, wie oben beschrieben, ein Ruheprotokoll an. Bei 902 wacht das WUR in einem Weckfenster auf. Bei 903 empfängt das WUR ein MU-Weckpaket, Rdas über ein WLAN übertragen wird. Bei 904 erkennt das WU auf Grundlage der Präambeln in dem Paket, dass das empfangene Paket ein FDMA-OOK-Weckpaket ist und dass die aktuelle STA ein vorgesehener Empfänger ist. Beispielsweise geben die Präambeln eine Weck-Erkennungssequenz, eine Kennung des AP, eine Gruppenkennung der Ziel-STA, die Kennung der aktuellen STA und so weiter an. Bei 905 erkennt und verarbeitet das WUR das jeweilige Wecksignal in dem MU-Paket, das an die aktuelle STA adressiert wurde. Bei 906 ergibt die Verarbeitung des Wecksignals eine Weckmeldung. Bei 907 wird die Weckmeldung zu dem Hauptfunkgerät gesendet, und das Hauptfunkgerät wird als Reaktion darauf aktiviert und ist für Aktivitäten der Datenübertragung bereit.
9B stellt die Konfiguration eines beispielhaften WUR 950, das in der Lage ist, ein MU-Weckpaket zum Aktivieren eines Hauptfunkgeräts zu verarbeiten, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar. Das MU-Weckpaket beinhaltet FDMA-OOK-Wecksignale. Das WUR beinhaltet eine automatische Verstärkungsregelung (Automatic Gain Controller - AGC) 951, einen HF-Ortsoszillator 952, einen Mischer 953, einen Tiefpassfilter (TPF) 954, einen Analog-Digital-Umsetzer (ADU) 955 und einen OOK-Signaldetektor 956.
Das WUR 950 kann Signale eines MU-Weckpakets über eine empfangende Antenne (nicht gezeigt) empfangen. Die AGC 951 beinhaltet ein Dämpfungsglied und regelt die Intensität oder Stärke des empfangenen Signals. Ein (nicht gezeigter) Filter filtert ein HF-Signal, und der HF-Ortsoszillator oszilliert eine HF-Frequenz, während auf eine Mittenfrequenz des an das WUR 950 adressierten Wecksignals umgetastet wird, und gibt eine HF-Ortsostzillationsfrequenz an dem Mischer 953 aus. Der Mischer 953 setzt das HF-Signal von dem Filter unter Verwendung der HF-Ortsostzillationsfrequenz, die von dem HF-Ortsoszillator 952 ausgegeben wurde, in ein Basisbandsignal um. Der TPF 954 filtert das von dem Mischer 953 zugeleitete Basissignal, während eine Einstellung auf die Bandbreite des Wecksignals gemäß der Bestimmung über einen vorherigen Verhandlungsprozess erfolgt. Der ADU 955 setzt das analoge Basisbandsignal, das von dem TPF 954 ausgegeben wurde, in ein digitales Basisbandsignal um.
Der OOK-Signaldetektor 956 demoduliert das von dem ADU 955 ausgegebene digitale Basisbandsignal. Auf Grundlage dessen, ob sich in dem gefilterten analogen Signal Energie ermitteln lässt, kann das WUR bestimmen, ob das MU-Weckpaket ein OOK-Wecksignal in dem konkreten Teilkanal, adressiert an die aktuelle STA, überträgt. Wenn insbesondere der OOK-Signaldetektor 956 in dem jeweiligen Frequenzteilkanal Energie erfasst, dann wird eine Weckmeldung zum Wecken des Hauptgeräts generiert.
10 ist ein Blockschema, das eine beispielhafte drahtlose Kommunikationsvorrichtung 1000, die zum Generieren von MU-Weckpaketen in der Lage ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Die Kommunikationsvorrichtung 1000 kann eine AP- oder Nicht-AP-Vorrichtung mit einem Sender sein, der zur Datenkommunikation konfiguriert ist, bspw. ein Universalrechner, ein Smartphone, ein tragbares Tablet-Gerät, ein im Zusammenhang mit dem Internet der Dinge (IdD) verwendeter Sensor und so weiter.
In der Vorrichtung 1000 sind ein Hauptprozessor 1030, ein Speicher 1020 und ein Sender/Empfänger 440, gekoppelt an eine Gruppe von Antennen 1001-1004, inbegriffen. Der Speicher 1020 beinhaltet einen Weckmanager 1021, der prozessorausführbare Anweisungen zum Generieren von Wecksignalen sowie Konfigurationen anderer Teile des MU-Weckpakets beinhaltet, wie sie unter Bezug auf 1-8A ausführlicher beschrieben wurden. Der Weckmanager 1021 speichert auch andere Informationen in Bezug auf die Generierung und das Management von Weckpaketen, wie etwa STA-Kennungen, STA-Gruppenkennungen, Ruheprotokolle der Hauptfunkgeräte und WURs der STAs, Verhandlungsprotokolle, Frequenzteilkanäle, die den jeweiligen WURs zugeordnet sind, MU-Weckpaket-Formate und so weiter. In manchen anderen Ausführungsformen ist der Weckmanager 1021 in einem Speicher im Inneren des Sender/Empfängers 1040 gespeichert.
Der Sender/Empfänger 1040 beinhaltet ein OOK-Basisbandmodul 1041, Pulsformermodul 1042 und Digitalmischmodul 1043, die derart arbeiten, dass sie OOK-Wecksignale zur Übertragung per FDMA generieren, wie unter Bezug auf 8B ausführlicher beschrieben. Der Sender/Empfänger 1040 beinhaltet ferner unterschiedliche Module des übertragenden Pfades, der zum Generieren jedes Abschnitts eines MU-Weckpakets oder Datenpakets oder einer sonstigen Art von Kommunikationsübertragungseinheiten konfiguriert ist. Beispielsweise umfasst er ein übertragendes First-In-First-Out (TX FIFO) 1044, einen Codierer 1046, einen Scrambler 413, einen Interleaver 1048, einen Konstellationsdatenzuordner 1047, einen inversen diskreten Fourier-Transformator (iDFT) 1049 und ein GI- und Fensterbildungs-Einfügungs-Modul 1050.
11 ist ein Blockschema, das eine beispielhafte drahtlose Kommunikationsvorrichtung 1100 einschließlich eines WUR 1150, das zum Aktivieren eines Hauptfunkgeräts als Reaktion auf ein MU-Weckpaket in der Lage ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Die Vorrichtung 1100 kann eine Nicht-AP-STA sein, die dazu betreibbar ist, eine Datenkommunikation mit anderen Vorrichtungen über ein drahtloses LAN durchzuführen. Die Vorrichtung 1100 kann ein Universalrechner, ein Smartphone, ein tragbares Tablet-Gerät, ein im Zusammenhang mit dem Internet der Dinge (IdD) verwendeter Sensor und so weiter sein.
In der Vorrichtung 1100 sind ein Hauptprozessor 1130, ein Speicher 1120 und ein Sender/Empfänger 1140, gekoppelt an eine Antenne 1101, inbegriffen. Der Sender/Empfänger beinhaltet ein Hauptfunkgerät 1141, das dazu betreibbar ist, zur Leistungseinsparung in einen inaktiven Zustand einzutreten. Das Weckfunkgerät mit kleiner Leistung (WUR) 1150 kann ein MU-Weckpaket verarbeiten und dementsprechend eine Meldung generieren, das Hauptfunkgerät 1141 zu aktiveren, wie es unter Bezug auf 9A ausführlicher beschrieben wurde. Insbesondere beinhaltet das WUR 1150 eine AGC 1151, einen Mischer 1152, einen TPF 1153 und einen OOK-Signaldetektor, wie unter Bezug auf 9B ausführlicher beschrieben.
Unterschiedliche Module in dem Hauptfunkgerät 1141 sind zum Verarbeiten empfangener Datenpakete oder einer sonstigen Art von Kommunikationsübertragungseinheiten konfiguriert. Der Darstellung gemäß beinhaltet das Hauptfunkgerät ein empfangendes First-In-First-Out (RX FIFO) 1142, einen Synchronisierer 1143, einen Kanalschätzer und - entzerrer 1144, einen Decodierer 1146, einen Rückzuweiser 1145, einen Deinterleaver 1149, einen schnellen Fourier-Transformator (FFT) 1148 und einen Descrambler 1147.
Es versteht sich, dass der Sender/Empfänger 1040 in 10 und der Sender/Empfänger 1141 in 11 eine breite Vielfalt allgemein fachbekannter geeigneter Komponenten beinhalten können. Die unterschiedlichen Komponenten können auf beliebige geeignete Art und Weise implementiert werden, die allgemein fachbekannt ist und unter Verwendung einer Hardware-, Firmware- oder Software-Logik oder einer beliebigen Kombination daraus implementiert werden kann. Ferner kann der Sender/Empfänger 1040 in 10 in manchen Ausführungsformen auch die Komponenten in einem empfangenden Pfad beinhalten, wie unter Bezug auf das Hauptfunkgerät 1141 in 11 ausführlicher beschrieben, und umgekehrt.
Zwar wurden hier bevorzugte Ausführungsformen und Verfahren offenbart, jedoch erschließt es sich für den Fachmann aus der obigen Offenbarung, dass Variationen und Modifikationen an solchen Ausführungsformen und Verfahren vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Es ist vorgesehen, dass die Erfindung allein in dem Maße eingegrenzt sein soll, das von den beigefügten Ansprüchen und den Regeln und Prinzipien des jeweils anwendbaren Rechts vorgegeben wird.

Claims

Verfahren zur drahtlosen Kommunikation, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Generieren eines Pakets (200, 300, 510, 520), welches eine erste Vielzahl von Weckfunksignalen umfasst, wobei das Generieren Folgendes umfasst: Zuordnen eines Teilkanals (611, 612) eines ersten Frequenzkanals zu jedem von der ersten Vielzahl von Weckfunksignalen; und Modulieren der ersten Vielzahl von Weckfunksignalen unter Verwendung einer ON/OFF-Key(OOK)-Modulation, wobei jedes von der ersten Vielzahl von Weckfunksignalen dazu betreibbar ist, ein Hauptfunkgerät (122, 1141) zu aktivieren, das sich in einer jeweiligen drahtlosen Kommunikationsvorrichtung (120, 1100) einer ersten Vielzahl drahtloser Kommunikationsvorrichtungen befindet; und Übertragen des Pakets unter Verwendung eines Frequenzvielfachzugriffs (FDMA), wobei jedes von der ersten Vielzahl von Weckfunksignalen über einen entsprechenden Teilkanal des ersten Frequenzkanals übertragen wird, wobei das Paket (200, 510, 520) ferner eine Vorläuferpräambel (511) umfasst, die dazu betreibbar ist, zu verhindern, dass eine Vorläufervorrichtung, die nicht zur Verarbeitung der Vielzahl von Weckfunksignalen ausgebildet ist, während der Übertragung des Pakets Signale überträgt, und wobei die Vorläuferpräambel über den ersten Frequenzkanal übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Frequenzabstand zwischen Teilkanälen von jeweils zwei benachbarten Weckfunksignalen der ersten Vielzahl von Weckfunksignalen (211, 512) mit einer Bandbreite eines Teilkanals, der einem Weckfunksignal zugeordnet ist, übereinstimmt, und wobei ferner Teilkanäle an dem oberen und unteren Ende des ersten Frequenzkanals nicht verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Frequenzkanal eine Bandbreite von ungefähr 20 MHz aufweist, wobei ferner jedem von der ersten Vielzahl von Weckfunksignalen (211, 512) eine Bandbreite von ungefähr 4 MHz zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Paket (200, 300, 510, 520) ferner eine zweite Vielzahl von Weckfunksignalen (212, 513) umfasst, die dazu betreibbar ist, Hauptfunkgeräte zu aktivieren, die sich jeweils in einer zweiten Vielzahl drahtloser Kommunikationsvorrichtungen (130, 1100) befinden, wobei das Generieren des Pakets ferner ein Zuordnen eines Teilkanals eines zweiten Frequenzkanals zu jedem von der zweiten Vielzahl von Weckfunksignalen umfasst, und wobei ferner jedes von der zweiten Vielzahl von Weckfunksignalen über einen entsprechenden Teilkanal des zweiten Frequenzkanals übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Generieren des Pakets (200, 300, 510, 520) ferner ein Einschieben eines Rekonfigurationsfensters (514) zwischen die Vorläuferpräambel (511) und ein Weckfunksignal (512, 513) umfasst, und wobei ferner das Rekonfigurationsfenster einer Übergangsperiode entspricht, die ein Sender (1000) benötigt, um von einer Wellenformgenerierung für die Vorläuferpräambel auf eine Wellenformgenerierung für das Weckfunksignal umzuschalten.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Generieren eines anderen Pakets (220), das ein einzelnes Weckfunksignal umfasst, welches dazu betreibbar ist, eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung von der ersten Vielzahl drahtloser Kommunikationsvorrichtungen (120, 1100) zu aktivieren, und wobei ferner das einzelne Weckfunksignal über einen zugeordneten Teilkanal des ersten Frequenzkanals übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Paket (300, 520) ferner ein zweites Weckfunksignal umfasst, das dazu betreibbar ist, ein Hauptfunkgerät (140, 1100) zu aktivieren, das sich jeweils in einer dritten Vielzahl drahtloser Kommunikationsvorrichtungen befindet, wobei einem ersten Weckfunksignal (522) von der ersten Vielzahl von Weckfunksignalen und dem zweiten Weckfunksignal (523) ein und derselbe Teilkanal (311) zugeordnet wird und sie in einer kaskadierten Sequenz in einer Zeitdomäne übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Paket (400) ferner einen Datenrahmen (413) umfasst, der an eine andere drahtlose Kommunikationsvorrichtung adressiert ist, und wobei ferner das Generieren des Pakets ferner ein Modulieren des Datenrahmens unter Verwendung eines orthogonalen Frequenzmultiplexverfahrens (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access - OFDMA) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Generieren eines anderen Pakets, welches eine dritte Vielzahl von Weckfunksignalen umfasst, wobei das Generieren Folgendes umfasst: Zuordnen eines Teilkanals eines jeweiligen Frequenzkanals von einer Vielzahl von Frequenzkanälen zu jedem von der dritten Vielzahl von Weckfunksignalen, wobei jeder von der Vielzahl von Frequenzkanälen eine Bandbreite aufweist, die größer oder gleich 20 MHz ist, und wobei der Teilkanal des jeweiligen Frequenzkanals eine Bandbreite von 4 MHz aufweist; und Modulieren der dritten Vielzahl von Weckfunksignalen unter Verwendung der On/Off-Key(OOK)-Modulation; und Übertragen des anderen Pakets unter Verwendung des FDMA.
Drahtlose Kommunikationsvorrichtung (1000), umfassend: einen Speicher (1020); einen an den Speicher gekoppelten Prozessor (1030); und einen an den Speicher gekoppelten Sender/Empfänger (1040), wobei der Sender/Empfänger dazu konfiguriert ist, ein Paket (200, 300, 510, 520) zu generieren, welches eine erste Vielzahl von Weckfunksignalen (211, 512) umfasst, indem er Folgendes durchführt: Zuordnen eines Teilkanals (611, 612) eines ersten Frequenzkanals zu jedem von der ersten Vielzahl von Weckfunksignalen; und Modulieren der mehreren Weckfunksignale unter Verwendung der On/Off-Key(OOK)-Modulation, wobei jedes von der ersten Vielzahl von Weckfunksignalen dazu betreibbar ist, ein Hauptfunkgerät (122, 1141) zu aktivieren, das sich in einer jeweiligen drahtlosen Kommunikationsvorrichtung (120, 1100) einer ersten Vielzahl drahtloser Kommunikationsvorrichtungen befindet; und einen Sender/Empfänger (1040), der dazu konfiguriert ist, das Paket unter Verwendung des Frequenzvielfachzugriffs (FDMA) zu übertragen, wobei jedes von der ersten Vielzahl von Weckfunksignalen über einen entsprechenden Teilkanal des ersten Frequenzkanals übertragen wird wobei das Paket (510, 520) ferner eine Vorläuferpräambel (511) umfasst, die dazu betreibbar ist, zu verhindern, dass eine Vorläufervorrichtung, die nicht zur Verarbeitung der Vielzahl von Weckfunksignalen ausgebildet ist, während der Übertragung des Pakets Signale überträgt, und wobei die Vorläuferpräambel über den ersten Frequenzkanal übertragen wird.
Drahtlose Kommunikationsvorrichtung (1000) nach Anspruch 10, wobei ein Frequenzabstand zwischen jeweils zwei benachbarten Weckfunksignalen von der ersten Vielzahl von Weckfunksignalen (211, 512) einer Bandbreite eines Teilkanals, der einem Weckfunksignal zugeordnet ist, entspricht.
Drahtlose Kommunikationsvorrichtung (1000) nach Anspruch 10, wobei das Paket ferner eine zweite Vielzahl von Weckfunksignalen (212, 513) umfasst, die dazu betreibbar ist, Hauptfunkgeräte zu aktivieren, die sich jeweils in einer zweiten Vielzahl drahtloser Kommunikationsvorrichtungen befinden, wobei der Sender/Empfänger ferner dazu konfiguriert ist, einen Teilkanal des zweiten Frequenzkanals jedem von der zweiten Vielzahl von Weckfunksignalen zuzuordnen, und wobei ferner jedes von der zweiten Vielzahl von Weckfunksignalen über einen entsprechenden Teilkanal des zweiten Frequenzkanals übertragen wird.
Drahtlose Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Sender/Empfänger ferner dazu konfiguriert ist, ein Rekonfigurationsfenster (514) zwischen die Vorläuferpräambel (511) und ein Weckfunksignal (512, 513) einzuschieben, wobei das Rekonfigurationsfenster einer Zurücksetzungsperiode eines Senders (1000), der ein Paket (510) überträgt, entspricht.
Drahtlose Kommunikationsvorrichtung (1000) nach Anspruch 10, wobei der Sender/Empfänger ferner dazu konfiguriert ist, ein anderes Paket (220) zu generieren, das ein einzelnes Weckfunksignal umfasst, welches dazu betreibbar ist, eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung von der Vielzahl drahtloser Kommunikationsvorrichtungen (120, 1100) zu aktivieren, und wobei ferner das einzelne Weckfunksignal über einen zugeordneten Teilkanal des ersten Frequenzkanals übertragen wird.
Drahtlose Kommunikationsvorrichtung (1000) nach Anspruch 10, wobei das Paket (300, 520) ferner ein zweites Weckfunksignal umfasst, das dazu betreibbar ist, ein Hauptfunkgerät (140, 1100) zu aktivieren, das sich jeweils in einer dritten Vielzahl drahtloser Kommunikationsvorrichtungen befindet, wobei einem ersten Weckfunksignal (522) von der ersten Vielzahl von Weckfunksignalen und dem zweiten Weckfunksignal (523) ein und derselbe Teilkanal (311) zugeordnet wird und sie in einer kaskadierten Sequenz in einer Zeitdomäne übertragen werden.
Drahtlose Kommunikationsvorrichtung (1000) nach Anspruch 10, wobei das Paket (400) ferner einen Datenrahmen (413) umfasst, der an eine andere drahtlose Kommunikationsvorrichtung adressiert ist, und wobei ferner das Generieren ferner ein Modulieren des Datenrahmens unter Verwendung des orthogonalen Frequenzmultiplexverfahrens (OFDMA) umfasst.
Drahtlose Kommunikationsvorrichtung (1000) nach Anspruch 10, wobei der Sender/Empfänger ferner zu Folgendem konfiguriert ist: Generieren eines anderen Pakets, welches eine dritte Vielzahl von Weckfunksignalen umfasst, indem er Folgendes durchführt: Zuordnen eines Teilkanals eines jeweiligen Frequenzkanals von einer Vielzahl von Frequenzkanälen zu jedem von der dritten Vielzahl von Weckfunksignalen, wobei jeder von der Vielzahl von Frequenzkanälen eine Bandbreite aufweist, die größer oder gleich 20 MHz ist, und wobei der Teilkanal des jeweiligen Frequenzkanals eine Bandbreite von 4 MHz aufweist; und Modulieren der dritten Vielzahl von Weckfunksignalen unter Verwendung der On/Off-Key(OOK)-Modulation; und Übertragen des anderen Pakets unter Verwendung des FDMA.
Drahtlose Kommunikationsvorrichtung (1100), umfassend: einen Speicher (1120); einen Prozessor (1130); und ein Hauptfunkgerät (1141), das dazu konfiguriert ist, Datenpakete (200, 300, 510, 520) in einem Betriebsmodus zu übertragen und zu empfangen; und ein Weckfunkgerät (1150), das an das Hauptfunkgerät gekoppelt ist und einen On/Off-Key(OOK)-Detektor (1154) umfasst, wobei das Weckfunkgerät zu Folgendem konfiguriert ist: Empfangen eines ein Weckfunksignal umfassenden Pakets unter Verwendung der On/Off-Key(OOK)-Modulation, wobei das Paket eine erste Vielzahl von Weckfunksignalen (211, 512) umfasst, die per Frequenzvielfachzugriff (FDMA) übertragen wird, wobei die erste Vielzahl von Weckfunksignalen an eine erste Vielzahl drahtloser Kommunikationsvorrichtungen adressiert ist; und Generieren eines Weckmeldung auf Grundlage des Weckfunksignals, wobei die Weckmeldung dazu betreibbar ist, das Hauptfunkgerät dazu zu veranlassen, einen Modus mit kleiner Leistung zu verlassen und in den Betriebsmodus einzutreten wobei das Paket (510, 520) ferner eine Vorläuferpräambel (210, 511) umfasst, die dazu betreibbar ist, zu verhindern, dass eine Vorläufervorrichtung, die nicht zur Verarbeitung der Vielzahl von Weckfunksignalen ausgebildet ist, während der Übertragung des Pakets Signale überträgt, und wobei die Vorläuferpräambel über den ersten Frequenzkanal übertragen wird.
Drahtlose Kommunikationsvorrichtung (1100) nach Anspruch 18, wobei das Weckfunkgerät (1150) ferner zu Folgendem konfiguriert ist: Detektieren einer Kennung der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung in dem Paket (200, 300, 510, 520), wobei das Weckfunksignal (211, 512) mit der Kennung in Verbindung gebracht wird, und wobei das Weckfunksignal über einen Teilkanal (611, 612) eines Frequenzkanals übertragen wird; und Demodulieren des Weckfunksignals gemäß einer On/Off-Key-Demodulation.
Drahtlose Kommunikationsvorrichtung (1100) nach Anspruch 18, wobei ein Frequenzabstand zwischen Teilkanälen (611, 612) von jeweils zwei benachbarten Weckfunksignalen der ersten Vielzahl von Weckfunksignalen (211, 512) mit einer Bandbreite eines Teilkanals, der einem Weckfunksignal zugeordnet ist, übereinstimmt, und wobei ferner Teilkanäle an dem oberen und unteren Ende des ersten Frequenzkanals nicht verwendet werden, und wobei das Weckfunkgerät ferner einen Tiefpassfilter (1153) umfasst, der dazu konfiguriert ist, das Wecksignal zu dem OOK-Detektor (1154) zu leiten.
Drahtlose Kommunikationsvorrichtung (1100) nach Anspruch 18, wobei das Paket (510) ferner ein Rekonfigurationsfenster (514) zwischen der Vorläuferpräambel (511) und einem Weckfunksignal (512, 513) umfasst, wobei das Rekonfigurationsfenster einer Zurücksetzungsperiode eines Senders (1000), der ein Paket überträgt, entspricht.
Drahtlose Kommunikationsvorrichtung (1100) nach Anspruch 18, wobei das Paket (300, 520) ferner ein zweites Weckfunksignal umfasst, das dazu betreibbar ist, ein Hauptfunkgerät (140, 1141) zu aktivieren, das sich jeweils in einer dritten Vielzahl drahtloser Kommunikationsvorrichtungen befindet, wobei das Weckfunksignal (522) und das zweite Weckfunksignal (523) unter Verwendung eines gleichen Teilkanals (311) in dem Paket übertragen werden und in einer kaskadierten Sequenz in einer Zeitdomäne übertragen werden.
Drahtlose Kommunikationsvorrichtung (1100) nach Anspruch 18, wobei das Paket (400) ferner einen Datenrahmen (413) umfasst, der an eine andere drahtlose Kommunikationsvorrichtung adressiert ist, und wobei der Datenrahmen per Modulation anhand des orthogonalen Frequenzmultiplexverfahrens (OFDMA) moduliert wird.