JP2007515902A - 通信ユニットのエネルギー節約装置および方法 - Google Patents

Abstract

通信ユニット（１０）は少なくとも第１の受信機（１１）と、第２の受信機（１２）とを備える。通常、通常動作中、第２の受信機は第１の受信機よりも大きい電力を消費する。一実施形態では、通信ユニットは監視チャネル上でエネルギーを検出するためにより低電力の受信機を用い、第２の受信機は低電力動作モードに保持される。チャネルアクティビティの欠如が検出されると、第２の受信機はその時に存在し必要なアクティビティを有効化するため、通常動作に復帰され得る。

Description

本発明は通信ユニットに関する。より詳細には、本発明は受信アクティビティまたは送信アクティビティに相当するエネルギー節約に関する。

様々なエネルギー節約手法が知られており、バッテリなどの所与の携帯電源を用いて携帯デバイスを使用することが可能な持続時間の延長を試みて用いられている。例えば、多くのそうしたデバイスには、いわゆるスリープ動作モードが組み込まれている。スリープ動作モード中、デバイスは低電力動作モードで動作することにより、時間あたりの平均必要電力を減少させる。

一部の無線通信デバイスでは、そうした低電力動作モードをシグナリングプロトコルの実行に組み込むことが、少なくとも試みられている。例えば、周知の８０２．１１プロトコルでは、電力節約モードがサポートされている。通常動作モード中、通常、８０２．１１準拠のデバイスは、アクティブに送信または受信を行っている。低電力動作モードに入る直前に、このデバイスは対応するアクセスポイントへ短いデータパケットを送信して、このデバイスが低電力動作モードに入ることをアクセスポイントに通知する。続いて、通常、アクセスポイントは、このデバイスへの送信用にアクセスポイントが受信したパケットをバッファする。低電力動作モード中、このデバイスは異なった復帰（ｗａｋｅ−ｕｐ）時間毎に時々、アクセスポイントビーコンフレーム送信を監視することにより、アクセスポイントがこのデバイス用にバッファしたフレームパケットを有するか否かを判定する。このデバイスへの送信用にバッファしたフレームが利用可能であるとの通知を検出すると、このデバイスはアクセスポイントへ短いデータパケットを送信して、このデバイスが通常動作モードに入ること、したがってバッファしたパケットの送信を受信可能となることを通知する。

通常、そうしたプロトコルでは８０２．１１準拠デバイスによって、時間を通じて少なくとも幾らかのエネルギー消費が節約されている。残念ながら、期待される節約が常に達成される訳ではない。例えば、上述の手続を有効化するには、デバイスがアクセスポイントへ少なくとも短いメッセージを送信する必要がある。しかしながら、８０２．１１プロトコルでは、通常、デバイスはクリアチャネル評価処理を用いることにより、対象となる特定の先行ウィンドウ中にチャネルがクリアであることを最初に確認する必要がある。チャネルがビジー（ｂｕｓｙ）である場合、通常、デバイスは少なくとも所与の時間に渡ってチャネルがクリアであるまで待機する必要があり、さらに続いていわゆるバックオフ（ｂａｃｋ−ｏｆｆ）動作モードに入ることにより待機する必要がある。このバックオフ動作モード中には、デバイスによるメッセージの送信のために用いられる特定のコンテンションウィンドウスロットを判定するために、ランダムな（少なくとも疑似ランダムな）選択が行われる。より詳細には、通常、デバイスはクリアチャネル評価処理を実行するために、このアクティビティウィンドウ中にはアクティブ受信モードである必要がある。このアクティブ受信モードの持続時間は非常に大きくなり得る（チャネルがビジーである程度に応じて）ので、方法全体は電力節約が目的であるにもかかわらず、電力消費を非常に助長し得る。

一般に、それらの種々の実施形態では、通信ユニットはチャネル上で通信を送信する必要を判定し、受信機を用いてチャネル上のエネルギーの兆候を監視するのとほぼ同時に、受信機が通常動作中より小さい電力を使用するように受信機を低電力動作モードにすることが可能である。次に、通信デバイスは少なくとも部分的にはチャネル上のエネルギーの兆候に応じてアクティブ化イベントを有効化することが可能である。このアクティブ化イベントには、受信機を高電力動作モードにすることと、チャネル上で送信することとが含まれる。

例えば、好適な一手法では、通信ユニットは第１の受信機および第２の受信機を備えることが可能である。第１の受信機はチャネル上のエネルギーの兆候を監視するために用いられ、第２の受信機は通信ユニットの通常動作中に用いられ得る。好適な一実施形態では、第１の受信機が第１の受信機の通常動作中に使用する電力は、第２の受信機が第２の受信機の通常動作中に使用する電力より小さい。一手法では、第１の受信機はチャネル上で送信され得るメッセージを復号することもなく、チャネル上のエネルギーの兆候を監視することが可能である。第１および第２の受信機は互いに関して完全に独立していることが可能であり、さらに好適には、少なくとも一部の構成要素を共有することが可能である。一手法では、第２の受信機はデジタル信号プロセッサを備え、第１の受信機はデジタル信号プロセッサを備えていない。

より大きなエネルギー節約を可能とするため、８０２．１１をわずかに変更するように構成される。特に、一手法では、８０２．１１準拠デバイスはこれらの実施形態を利用して低電力消費チャネル監視を有効化し、クリアチャネル評価を行う。例えば、第１の低電力モード受信機は、クリアチャネル評価の一部としてチャネルエネルギー兆候を検出するために用いられ得る。チャネルの必要な利用可能性を検出すると、第２の高電力モード受信機が、所望の送信機能および受信機能を有効化するために用いられ得る。

ここで図面、詳細には図１を参照する。図１には、そうしたエネルギー節約方法をサポートするのに適切な通信ユニット１０を示す。好適な一実施形態では、通信ユニット１０は少なくとも第１の受信機１１と、第２の受信機１２とを備える。一手法では、第１および第２の受信機１１，１２は、互いから少なくともほぼ独立している（しかしながら、一部の実施形態では、この図に第２の受信機１２を表すブロックに重なる第１の受信機１１の破線部分で表すように、そうしたほぼ独立している受信機はそれにもかかわらず少なくとも一部の構成要素を共有していてもよいことが理解される）。例えば、第２の受信機１２は少なくとも部分的には統合型デジタル信号プロセッサからなり、第１の受信機１１はさらなる独立の要素からなる。

好適な一実施形態では、第１の受信機１１はエネルギーの兆候（ｉｎｄｉｃｉａ）の存在の有無に関して所与のチャネルを監視することが可能である。そうした監視には、例えば、チャネル上に存在し得るメッセージの復号、即ち、解読や、チャネルの運ぶコンテンツの確認が含まれる必要はない。そればかりか、第１の受信機１１に必要なのは、送信アクティビティを検出することにより、比較的極小の電力消費しか必要とせずにクリアチャネル評価の実行が可能であることのみである。例えば、受信信号強度情報（ＲＳＳＩ）検出または測定手法を用いて、チャネルが現在クリアであるか否かを判定することが可能である（所与の用途の必要に適応することが所望されるまたは所与の用途の必要に適応することに適切である他のエネルギー兆候または検出手法が用いられ得ることが、当業者には理解される）。

第２の受信機１２は少なくとも第１の動作モードと第２の動作モードとを有する。一般に、第２の受信機１２は第１の動作モードの使用時に第１の量の電力を利用し、第２の動作モードの使用時に第２の量の電力を利用する。好適な一実施形態では、第２の動作モードは通常動作モードに相当し、第１の動作モードは低電力動作モード（または完全電力ダウン（ｆｕｌｌｙ ｐｏｗｅｒｅｄ−ｄｏｗｎ）動作モード）に相当する。例えば、低電力動作モードはスリープモードを含む。このスリープモードでは、第２の受信機１２の処理のうちの一部（または全部）が一時的に停止される。第２の受信機１２がデジタル信号プロセッサを備える場合、これには関連するプロセッサ計算機能の停止（または少なくとも削減）が含まれ得る。

通常、第２の受信機１２は、第１の動作モードでの動作時に第１の受信機１１よりも大きな電力を利用するように構成される。しかしながら、通常、第２の動作モードでの動作時には、第２の受信機１２は第１の動作モード中よりも小さなエネルギーしか利用せず、また所望の場合には、第１の受信機１１よりも小さなエネルギーしか利用しない。以下に示すように、このことにより、例えば、８０２．１１の準拠デバイスにより通常実行される電力節約挙動を、通信デバイス１０が柔軟にサポートすることが可能となる。

そうした動作を行うために、好適な一手法では、通信ユニット１０はさらにコントローラ１３を備える。このコントローラ１３は、所与の用途の要求および要件に最良に適合するように、独立のプラットフォームからなるか、あるいは、例えば、第２の受信機１２に部分的または完全に統合されることが可能である。このコントローラ１３は、好適には、第２の受信機１２に動作可能に接続されているモード選択出力を供給することにより、所与の時間において第２の受信機１２が利用する動作モードを制御する。例えば、８０２．１１状況において用いられる場合、少なくとも部分的には、少なくとも、監視される通信チャネルが別の通信ユニットからの送信を搬送してない所定の総持続時間に応じて、コントローラ１３は第２の受信機１２が低電力動作モードで動作することを選択する。

所望の場合、通信ユニット１０はさらに、第１の受信機１１とコントローラ１３とに動作可能に接続されている送信スケジューラ１４を用いることが可能である。送信スケジューラ１４は、少なくとも部分的には、第１の受信機による通信チャネルの監視に応じて、次にスケジュールされている送信時間、次スケジュール化送信時間を判定することが可能であるように構成される。続いて、コントローラ１３は次スケジュール化送信時間を用いて、第２の受信機１２を電力ダウン動作モードからより通常の動作モードへ切り替える時を判定することが可能である。そうした構成は、例えば、アクセスポイントへのメッセージ送信準備の際に総クリアチャネル状態を評価しながら第２の受信機１２の電力消費アクティビティを減少させることにより通信ユニット１０の電力をさらなる節約を可能とするが、それにもかかわらず８０２．１１プロトコルの規定要件と充分に調和する。

ここで図２を参照する。図２には、そうした通信ユニット１０（またはこれらの教示を互換的にサポートするそうした他のデバイス）と共に用いるのに適切なエネルギー節約処理の概観を示す。好適な一手法では、２１にて、通信ユニットは送信の必要が存在する時を判定する。例えば、上述の８０２．１１プロトコルでは、現在の利用可能性および必要に関するメッセージを、通信ユニットがアクセスポイントへ送信することが必要である（これには、アクセスポイントから通信ユニットへのアウトバンド送信について通信チャネルを監視する、対応する必要が続き得る）。そうした必要が存在する時、２２にて、通信ユニットはエネルギーの兆候について第１の受信機を用いてチャネルを監視し、ほぼ同時に第２の受信機を低電力動作モードにする。これによって、第１の（より小さい電力の）受信機がクリアチャネル手続を有効化し、第２の（より大きい電力の）受信機がスリープモード状態となり、電力を全面的に削減する（所望により、スリープモードは部分的または完全な電力ダウン動作モードであり得る）。

好適な一動作モードでは、この状態は少なくとも第１の所定の時間に渡って存在する。この所定の時間は比較的静的かつ不変であってもよく、時間を通じて変更されてもよい。例えば、この時間は動的処理により予め定められる。例えば、所定の時間として疑似ランダムな値が選択される。そうした手法は、例えば、８０２．１１プロトコル通信と共にこの手法を用いる場合に適切である。

２３にて、必要なチャネルエネルギー兆候を検出すると、２４にて、処理２０はアクティブ化イベントを有効化する。好適な一手法では、このアクティブ化イベントには少なくとも、第２の受信機を高電力動作モードにすることと、チャネル上で送信することとが含まれる。例えば、処理２０は第２の受信機がアクセスポイントへの利用可能性信号の送信に続く、アクセスポイントからの予想される応答を監視することが可能であるように、第２の受信機を通常動作モードに復帰させる。

そうした処理２０は、所与の持続時間中、第２の受信機を低電力動作モードで動作させ、同時に、第１の受信機を用いてチャネルを監視することにより、他の通信ユニットからの送信の兆候を検出する。好適な一手法では、少なくとも部分的には他の通信ユニットから検出される送信に応じて、この持続時間が処理２０中に動的に変更されて、変更持続時間を提供する（例えば、元の持続時間は、第１の受信機が他のユニットからの送信の兆候を検出する持続時間と等しい時間だけ延長され得る）。そうした変更持続時間中、第２の受信機は低電力動作モードでの動作を継続することが可能である。さらに、少なくとも部分的には変更持続時間に応じて、送信時間が選択され得る（例えば、変更持続時間の完了時に送信が発生するようにスケジュール化され得る）。

そうした一手法により、有意な電力消費削減も達成しながら、８０２．１１プロトコルなどのプロトコルが適応されることが可能となる。特に、通常の８０２．１１処理下において備蓄電力が比較的急速に消費され得る動作条件下では、上述の手法により、相当な電力消費が削減される。

ここで図３を参照する。図３には、８０２．１１準拠の状況における、より詳細な一実施形態および例を示す。この処理３０では、３１にて、通信ユニットは電力節約動作モードを選択する（例えば、対応する移動体端末電力管理状態レジスタを設定することにより）。これには、これらの教示を組み込むように変更されているにもかかわらず、８０２．１１により提供されるような通常の電力節約モードの選択が含まれることが、当業者には理解されるであろう。３１にてこの電力節約モードを選択すると、続いて、３２にて、公知の従来技術の手法により、通信ユニットは対応するアクセスポイントへデータパケットを送信して、アクセスポイントの受信した、通信ユニットへの送信用のバッファパケットの必要をアクセスポイントに通知する。そうしたバッファリングは、通信ユニットがそうしたパケットを受信可能になる時間まで、そうしたパケットの利用可能性を保持するように機能する。

当該技術分野において理解されるように、３２における送信に応答して３３にて通信ユニットがアクセスポイントから肯定応答を受信しない場合、３４にて処理３０は電力節約モード選択をクリアし（例えば、対応するレジスタをクリアすることにより）、３５にてアクティブアイドル動作モードを開始させる。アクティブアイドル動作モード中、通信ユニットの種々の構成要素のほとんどまたは全ては完全に電力供給され、定常的なパケット受信と、通信ユニットが割り込み可能な復号機能とが使用可能となり、その間に必要が生じるパケット送信を行う。しかしながら、３３にて通信ユニットが肯定応答信号を受信する場合、３６にて通信ユニットは電力節約モードを開始する。８０２．１１などによる通常の電力節約動作モード中、通信ユニットはスリープモードを開始する。スリープモードでは、選択されるサブサーキットをシャットダウンするか、または、低い処理モードにする。これらのサブサーキットは定期的な間隔のターゲットビーコン送信時間に完全動作に戻されて、アクセスポイントビーコン送信を受信する。そうした処理も割り込み可能であり、やはり必要が生じている時および必要が生じる時の送信を可能とする。ここで図４を参照して示すように、この基本的な電力節約動作モードがこれらの教示を反映するように変更されることによって、エネルギー節約が改良され得る。

ここで図４を参照する。電力節約モード処理４０中、４１にて通信ユニットは随意で通常の８０２．１１基本チャネルアクセス処理を実施し、４２にて通信媒体が現在ビジーであるか否かを判定する。ビジーでない場合、本質的には従来技術の手法により、通信ユニットは単に４７にてパケットを送信し、４８にてスリープモードに戻る。しかしながら、４２にて通信媒体はビジーであると通信ユニットが判定する場合、４３にて処理４０はタイマを設定し、低電力モードを選択する。このタイマは、例えば、８０２．１１ｂプロトコルにより規定される５０ミリ秒のウィンドウを含む、持続時間を有する。この持続時間中、通信ユニットはチャネルがクリアなままであることを保証するためにチャネルを監視する。

このタイマの所定のウィンドウ中、４４にて通信ユニットは低電力物理レイヤクリアチャネル評価キャリア感知を用いて、チャネルエネルギー兆候を監視する。例えば、上述のように、ＲＳＳＩ測定手法を用いて、他の通信ユニットの送信アクティビティを示す、チャネルの運ぶエネルギーの存在を感知することが可能である。そうした一手法は、例えば、監視した送信が復号されない、即ち、その実体のコンテンツを確認するために処理されないなど、極小の構成要素または計算アクティビティにより達成され得る。また、当然のことながら、そうした単純な監視は、従来のようにこの監視アクティビティに第２の受信機を用いることと比較して、非常に少ない電力ゲインにより達成され得る。

この監視アクティビティ中、４５にて処理４０はチャネルがクリアされる見込みの時間を定期的にデクリメントする。好適な一実施形態では、チャネルが送信アクティビティを示す場合、こうしたデクリメントは発生しない。４６にて、タイマは完全にデクリメントされたと通信ユニットが判定する場合、４７にて、通信ユニットはアクセスポイントへパケットを送信し、続いて、４８にてスリープ動作モードへ戻る。

これらの実施形態では、通信ユニットは一定の極小の受信機能のサポートが必要な時間、単独でまたは他のスリープ動作モードと共に、低電力動作モードを利用するように構成され得る。続いて必要に応じて、完全な機能（および完全な電力）の受信機能が回復され得る。

本発明の種々の実施形態により構成されるブロック図。 本発明の種々の実施形態により構成されるフローチャート。 本発明の一実施形態により構成されるフローチャート。 本発明の種々の実施形態により構成されるフローチャート。

Claims (10)

1. 通信ユニットにて、
   チャネル上で通信を送信する必要を判定する送信必要性判定工程と、
   第１の受信機を用いてチャネル上のエネルギーの兆候を監視するエネルギー監視工程と、
   エネルギー監視工程とほぼ同時に第２の受信機を低電力動作モードにする低電力動作モード工程と、
   第１の受信機が第１の受信機の通常動作中に使用する電力は、第２の受信機が第２の受信機の通常動作中に使用する電力より小さいことと、
   少なくとも部分的にはチャネル上のエネルギーに応じてアクティブ化イベントを有効化するイベント有効化工程と、
   アクティブ化イベントは、
   第２の受信機を高電力動作モードにする高電力動作モード工程、および、
   チャネル上で送信する送信工程を少なくとも含むことと、からなる方法。
2. 送信必要性判定工程はチャネル上でメッセージを送信する必要と、第２の受信機を用いて通信ユニットへの送信についてチャネルを監視する必要とを判定する工程を含む請求項１に記載の方法。
3. エネルギー監視工程は第２の受信機からほぼ独立している第１の受信機を使用する独立第１受信機使用工程を含む請求項１に記載の方法。
4. 独立第１受信機使用工程は第２の受信機からほぼ独立しているが少なくとも一部の構成要素を共有する第１の受信機を使用する工程を含む請求項３に記載の方法。
5. エネルギー監視工程はチャネル上で他により送信されるメッセージを復号することもなく第１の受信機を用いてチャネル上のエネルギーの兆候を監視する工程を含む請求項１に記載の方法。
6. 低電力動作モード工程はエネルギー監視工程とほぼ同時に第２の受信機を電力ダウン動作モードにする工程を含む請求項１に記載の方法。
7. 通常動作中、第１の量のエネルギーを利用する第１の受信機と、
   少なくとも部分的に第１の受信機から独立しており、かつ、少なくとも第１の動作モードおよび第２の動作モードを有する第２の受信機と、
   第１の動作モードは第１の量のエネルギーより大きい第２の量のエネルギーを利用し、第２の動作モードは第２の量のエネルギーより小さい第３の量のエネルギーを利用することと、
   第２の受信機に動作可能に接続されているモード選択出力を有するコントローラと、
   第１の受信機に応答し、かつ、コントローラに動作可能に接続されている次スケジュール化送信時間出力を有する送信スケジューラと、
   第１の受信機はコントローラが第２の受信機を第２の動作モードで動作させることにより特定の量以下のエネルギーを使用させているとき、該特定の量のエネルギーを用いて通信チャネルを監視することが可能であることと、
   送信スケジューラは少なくとも部分的には第１の受信機による通信チャネルの監視に応じて次スケジュール化送信時間を判定することが可能であることと、
   コントローラは次スケジュール化送信時間を用いて第２の受信機を第２の動作モードから第１の動作モードへ切り替える時を判定することが可能であることと、からなる通信ユニット。
8. 第２の受信機は８０２．１１互換の受信機を含む請求項７に記載の通信ユニット。
9. 第２の動作モードは完全電力ダウン動作モードを含む請求項７に記載の通信ユニット。
10. 第２の動作モードはスリープ動作モードを含むことと、
    コントローラは、少なくとも部分的には、少なくとも、通信チャネルが別の通信ユニットからの送信を搬送してない所定の総持続時間に応じて、第２の受信機をスリープ動作モードで動作させる時を選択するためのコントローラ手段を含むことと、を含む請求項７に記載の通信ユニット。

Images