JP2008503962A - ゼロ電力無線 - Google Patents

Abstract

受信機は、第１の無線システム（１２）および第２の無線システム（１４）を有する。第１の無線システム（１２）はゼロ電力システムであり、第２の無線システム（１４）はアクティブ状態またはオフ状態のいずれかであってもよい。第１の無線システム（１２）は、専用無線信号を受信すると直ちに第２の無線システム（１４）をオフ状態からアクティブ状態に戻すように設計される。

Description

本発明は、第１の無線システムと第２の無線システムとを備える受信機、およびそのような無線システムと共に使用する無線信号に関する。本発明はまた、そのような受信機を使用するモバイル装置と、第１の無線システムによって検出可能な無線信号を送出するための送信機に関する。本発明はさらに、そのような送信機を備える基地局、無線信号、およびそのような無線信号を送信する方法に関する。

第１の無線システムおよび第２の無線システムを備える受信機は、欧州特許第ＥＰ１０３７４８０Ｂ１号から知られている。示されているのは、第２のシステムと、無線電気信号の処理のための主システムとを有する携帯電話である。主処理システムは、スリープ・モードであってもよい。第２のシステムは、主システムのスリープ・モード中に、特定の無線電気信号の受信および処理の低減されたアクティビティの保守を可能にする。

前述の受信機の代替実施形態を提供することは、本発明の目的である。この目的は、受信機が第１の無線システムおよび第２の無線システムを備えることにおいて実現され、第１の無線システムはゼロ電力無線システムであり、第２の無線システムはアクティブ状態またはオフ状態のいずれかであり、第１の無線システムは、無線信号を受信すると直ちに第２の無線システムをオフ状態からアクティブ状態に戻すように構成される。

本発明は、非アクティブにされている第２の無線システムをアクティブ化するためにゼロ電力の第１の無線システムを使用することにより、非常に電力効率の高い解決策が得られるという洞察に基づいている。本発明は、明らかに、受信機の待機時間を改善するであろう。関連する信号が全く受信されない場合、第２の無線システムは、電源から電力が引き込まれることのないオフ状態を保つ。また、要求に応じて第２の無線システムをアクティブ化する第１の無線システムは、電力を全く消費しない。

本発明による受信機の実施形態において、第１の無線システムは、ゼロ電力クリスタル無線システムを備える。これらの種類の無線システムは、当技術分野において、その低い複雑可能性でよく知られている。

本発明による受信機のさらにもう１つの実施形態において、第１の無線システムは、干渉源の場合にクリスタル無線システムに比べてより優れた選択性をもたらすチャープ受信機を備える。

本発明による受信機のもう１つの実施形態において、第１の無線システムはまた、干渉源の場合により優れた選択性をもたらすＰＡＭ受信機を備える。

本発明による受信機のもう１つの実施形態において、受信機は、第２の無線システムをアクティブ化するように第１の無線システムによって制御可能であるスイッチ装置を備える。このスイッチ装置は、たとえば、電源を第２の無線システムまで結合するために使用されてもよく、これは第２の無線システムをアクティブ状態に戻す非常に便利な方法である。

本発明による受信機のもう１つの実施形態において、スイッチ装置はＭＯＳ−ＦＥＴデバイスである。このタイプのトランジスタは、スイッチ装置を操作するために必要な電流がほんの数フェムト・アンペアと等しいので、クリスタル無線システムによって容易に操作されうる。したがって、この種のスイッチはまた、実質的にゼロ電力、あるいは少なくとも極めて低電力である。

本発明による受信機の実施形態において、無線信号は、第１の無線システムによって検出可能であるコード・シーケンスを備える。このように、第１の無線信号は、第２の無線システムを呼び起こすように、送信側装置によって指示されてもよい。

本発明による受信機のもう１つの実施形態において、無線信号は、第１の無線システムによって検出可能であるあらかじめ定義された周波数を有する。この実施形態もまた、第２の無線システムを呼び起こすように第１の無線システムに指示する便利な方法である。

本発明のこれらの態様およびその他の態様は、付属の図面によりさらに明らかにされるであろう。

ワット損はますます問題となりつつあり、特に、本来ワット損が実際には問題ではなかった環境向けに設計されたが、ワット損が主要問題となりつつあるその他の環境において現在使用されているシステムにとっては問題である。代表的な例は、無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）通信である。ＷＬＡＮは最初、たとえばラップトップ・コンピュータでの使用が意図されたが、現在はたとえば携帯電話またはＰＤＡにも適用されている。ＷＬＡＮが携帯電話またはＰＤＡに適用されるような場合、待機モードにおけるＷＬＡＮ無線通信のワット損は、新しい組み合わされた電話またはＰＤＡの総ワット損を容易に圧倒する可能性もある。総ワット損を圧倒する可能性は、以下の例により容易に示される。フィリップス・ジーニアムＧＳＭ［Philips Xenium GSM］電話は、９００ｍＡｈのバッテリで４００時間の待機時間を有する。ＷＬＡＮ電話は、たとえば、１４００ｍＡｈのバッテリでわずか２１時間の待機時間を有するだけである。したがって、ＷＬＡＮ無線をＧＳＭモバイル装置またはたとえばＰＤＡに追加することで、明らかに望ましくない携帯電話またはＰＤＡの待機時間を大幅に減少させることであろう。したがって、本発明による受信機は、ワット損の大幅な減少を助けることもできる。

図１は、本発明による受信機１８を示す。示されているのは、第１の無線システム１３および第２の無線システム１４である。第２の無線システムは、アクティブ（アクティブ状態）または非アクティブ（オフ状態）のいずれかであってもよい。第２の無線システムは、たとえば無線システムをその電源Ｖｉから切り離すことによって、非アクティブ化されてもよい。非アクティブ化は、第２の無線システム１４を地上ＧＮＤから切断することにより達成されてもよい。第２の無線システムは、ほぼ理想的なゼロ電力スイッチ装置であるＭＯＳ−ＦＥＴ（図１ｂを参照）であってもよい、スイッチ装置１６を通じて地上から切断されてもよい。ゼロ電力無線の端末ｇの出力電圧レベルは、スイッチ装置１６を操作するのに十分である。

図２は、ゼロ電力無線システムの例であるクリスタル無線を示す。当時技術分野において知られているクリスタル無線の数多くの実施態様がある。図２によるクリスタル無線においてアンテナ１０はＬＣタンク２０、２２を駆動する。このＬＣタンク２０、２２は、無線信号ｓ_１を検出するために必要な周波数選択を提供するだけではなく、受信した信号をより高いインピーダンス・レベル（したがってより高い電圧）へと変換する。ダイオード２４は、ＬＣタンク２０、２２にわたってピーク・レベルを検出して、それらのピークをコンデンサ２８に荷電する。必要なピーク・レベルが達成されると、スイッチ装置１６は、第２の無線システムがもう一度再アクティブ化されるように閉じられる。長時間にわたり信号ｓ_１が受信されない場合、抵抗Ｒ１は、徐々にコンデンサ２８を放電して元の無線をオフに切り換える。

図３は、いわゆるチャープ受信機に基づく、ゼロ電力無線システムの実施態様を示す。チャープ受信機は、必要な周波数選択を提供するためのＲＦフィルタ３０、チャープ・フィルタ３１、ピーク／信号検出器３２、およびスイッチ装置１６を備えることができる。チャープ受信機は、干渉源の場合に、より優れた選択性を提供する。また、複数の受信機が相互に近接しているような状況において、特定の受信機が対応することを可能にする。チャープ受信機において、送信された信号は、時間の経過に伴って変化する周波数を有する。受信機において、特殊フィルタ構造体３１は、時間曲線に対する厳密に１つの周波数に敏感である。チャープ・フィルタは、例えばレーダー・パルス圧縮に使用される（例えば、Ｃ・アツェニ［C. Atzeni］等による「デジタル技術がレーダー・パルス圧縮、マイクロウェーブおよび無線周波数を改善する［Digital Technology Improves Radar Pulse Compression, Microwaves & RF］」、６４〜７０頁、１９９３年３月を参照）。チャープ・フィルタ３１は、送信された信号の周波数−対−時間の特性と一致する周波数依存グループ遅延を提供する。実際の実装において、ＲＦフィルタ３０および「チャープ・フィルタ」３１は、単一のフィルタに統合される可能性もあることに留意されたい。ピーク／信号検出器３２およびスイッチ装置１６は、図２に示される方法と同じ方法で実装されてもよい。

図３は、いわゆるＰＡＭ（パルス振幅変調）受信機を使用する、ゼロ電力無線システムの模範的な実施態様を示す。ＰＡＭ受信機の効果は、複数の密集する受信機を備える領域で、単一の受信機が対応され、オンに切り換えられうるという点において、チャープ受信機と同様である。単一の受信機が対応されてオンに切り換えられるということは、その時点において信号を受信する必要のない受信機の不要な電源投入を軽減する。ＰＡＭ受信機において、チャープ・フィルタは、受信機の個々のコードに従って特定の量だけ受信信号を遅延させるために、遅延線４０ａ…４０ｄのセットに置き換えられる。ＰＡＭ受信機に送信される（コード）信号は、振幅変調された固定周波数信号である。通常は、振幅シフト・キーイング（ＡＳＫ）が使用される。模範的な（コード）信号は、図５に示される。図３の遅延線４０ａ…４０ｃはそれぞれ、コード信号の開始からの「高」振幅ビットの遅延に対応するＴ、４Ｔ、６Ｔ、および７Ｔの遅延を有する。したがって、これらの「高」ビットは、加算器４４によって同時に（８Ｔで）一緒に加算される。信号レベルが信号レベル検出器３２のしきい値を超えると、スイッチ装置１６は、主受信機の電源をオンに切り換えるように閉じられる。この場合は１つのしきい値だけがあればよいので、理想的には、「高」振幅を備えるタイムスロットの数は、各コードワードに対して同じであるべきである。例示により、信号レベル検出器のしきい値は検出器の正しくない（誤った）反応を回避するために、シングル・ビットの「高」レベルの３から４倍に設定されてもよい。模範的なＰＡＭフィルタはまた、振幅ピーク検出器である、信号検出器４２ａ…４２ｄも備える。

図６は、本発明による受信機の一部を示す。スイッチ装置１６を第１の（主）無線システムに結合する代わりに、スイッチ装置は、低消費電力を有するデジタル処理装置６０に結合され、ゼロ電力無線によってこれまで実現され得たよりもはるかに複雑なタスクを実行することが可能になる。命令の例は、例えば、ＷＬＡＮサブシステム（本明細書において図示されず）などの受信機の特定部分のみをオンに切り換え、システムの他の部分（たとえばＧＳＭ無線）は非アクティブ状態を維持するようなものであってもよい。したがって、デジタル処理装置は、受信機のさまざまな部分を制御する（たとえばオンに切り換える）ための制御出力ａ、ｂ、ｃを備えることができる。

本発明は、たとえばＷＬＡＮ無線またはＤＶＢ−Ｔ無線に装備された携帯電話のＰＤＡまたはコードレス電話など、比較的高い待機電流を持つ無線を必要とするあらゆる低電力システム（たとえばモバイル装置）に関連する。

前述の実施形態が本発明を制限するものではなく、本発明を例示するものであること、および当業者であれば付属の特許請求の範囲を逸脱することなく多数の代替実施形態を設計できることに留意されたい。前述の実施形態において示されるすべての信号処理は、アナログ領域およびデジタル領域において実施されうる。「含む［comprising］」という語は、特許請求の範囲に記載されている要素またはステップ以外の要素またはステップの存在を除外するものではない。要素の前の「単数の［a or an］」という語は、複数のそのような要素の存在を除外するものではない。特定の手段が相互に異なる独立請求項において列挙されているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせが利益をもたらすために使用され得ないことを示すものではない。

本発明による受信機を示す図である。 受信機の主無線をオンに切り換えるためのスイッチ装置を示す図である。 クリスタル無線を使用するゼロ電力無線の実施態様を示す図である。 チャープ受信機を使用するゼロ電力無線の実施態様を示す図である。 ＰＡＭ受信機を使用するゼロ電力無線の実施態様を示す図である。 ＰＡＭ受信機と共に使用するための制御信号を示す図である。 デジタル処理装置を備える本発明による受信機の一部を示す図である。

Claims (18)

1. 第１の無線システムおよび第２の無線システムを備える受信機であって、前記第１の無線システムはゼロ電力無線システムであり、前記第２の無線システムはアクティブ状態またはオフ状態のいずれかであり、前記第１の無線システムは、無線信号を受信すると直ちに前記第２の無線システムを前記オフ状態から前記アクティブ状態に戻すように構成される受信機。
2. 前記第１の無線システムはゼロ電力クリスタル無線システムである請求項１に記載の受信機。
3. 前記第１の無線システムはチャープ受信機を備える請求項１に記載の受信機。
4. 前記第１の無線システムはＰＡＭ受信機を備える請求項１に記載の受信機。
5. 前記第２の無線システムをアクティブ化するように前記第１の無線システムによって制御可能であるスイッチ装置を備える請求項１、２、３、または４のいずれか一項に記載の受信機。
6. 前記スイッチ装置はＭＯＳ−ＦＥＴデバイスである請求項５に記載の受信機。
7. 前記無線信号は、前記第１の無線システムによって検出可能であるコード・シーケンスを備える請求項１に記載の受信機。
8. 前記無線信号は、前記第１の無線システムによって検出可能であるあらかじめ定義された周波数を有する信号である請求項１に記載の受信機。
9. 前記受信機は無線信号を処理するためのデジタル・プロセッサを備える請求項１に記載の受信機。
10. 請求項１に記載の受信機と共に使用するために無線信号を送信するように構成された送信機であって、前記無線信号は前記第２の無線システムをアクティブ化するように前記第１の無線システムを指示するように構成される送信機。
11. 前記無線信号は、前記第１の無線システムによって検出可能であるコード・シーケンスを備える請求項１０に記載の送信機。
12. 前記無線信号は前記第１の無線システムによって検出可能である周波数を有する請求項１０に記載の送信機。
13. 請求項１から８に記載の受信機を備えるモバイル装置。
14. 請求項１０から１２に記載の送信機を備える基地局。
15. 前記無線信号は前記第２の無線システムをアクティブ化するように前記第１の無線システムを指示するように構成される請求項１に記載の受信機と共に使用する無線信号。
16. 無線信号を送信機から受信機に送信する方法であって、
    前記受信機の第２の無線システムをアクティブ化するように前記受信機の第１のゼロ電力無線システムを指示するように構成される無線信号を構築するステップと、
    前記信号を前記受信機に送信するステップと、を備える方法。
17. 前記無線信号は、前記第１の無線システムによって認識可能であるコード・シーケンスを備える請求項１６に記載の方法。
18. 前記無線信号は、前記第１の無線システムによって認識可能である周波数を有する請求項１６に記載の方法。

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