JP6290893B2 - マルチモーダル無線機を備えた超低電力センシングプラットフォーム - Google Patents

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Description

連邦政府支援の研究又は開発に関する陳述
本発明は、アメリカ国立科学財団によって与えられるCNS1035303のもとでの政府支援によってなされた。政府はこの発明について所定の権利を有している。
先の出願との優先権関係
この特許出願は、２０１２年８月３０日に出願された米国特許出願第６１／６９４，８５５号、発明の名称「マルチモーダル無線機およびウェイクアップ無線機を備えた超低電力無線センシングプラットフォーム」および２０１３年３月１３日に出願された米国特許出願第６１／７８０，００８号、発明の名称「マルチモーダル無線機を備えた超低電力無線センシングプラットフォーム」の優先権の利益を主張するものであり、それぞれの米国特許出願の内容を参照により組み入れるものである。
組み込みシステムは、監視、検知、制御又は防犯機能を含む様々なアプリケーションにおいて使用することができる。このような組み込みシステムは、サイズ、消費電力又は環境耐久性についての比較的厳しい制約に応じて特定のアプリケーションに合わせて作られている。
特に、組み込みシステムの１つの種類は１以上の生理的なパラメーターを検知又は監視等を行うため、または他のアプリケーションのためのセンサノードを含むことができる。無線通信能力を有したセンサノードは無線センサノード（ＷＳＮ）と称することができる。同様に、対象物の本体上に又は本体の近く又は本体内にあるセンサノードはボディエリアセンサノード（ＢＡＳＮ）又はボディセンサノード（ＢＳＮ）と称することができる。センサノードは、生理的な情報の連続的な監視、作動及び記録を可能とし、自動的又は遠隔追跡調査を容易とし、又は悪化していく生理的な状態が存在すると１以上の警報を提供する等の大きな利益を介護提供者に提供することができる。センサノードを用いて得られた生理的な情報は、糖尿病、喘息、心臓疾患といった種々の病気又は他の病気又は体調を診断、予防及び処置の助け等に使用される他のシステムに転送することができる。
生理的なセンシング例において、センサノードが、例えば、長期の監視能力又はウェアラブル性等の特徴を持っている場合には、センサノードは特定の値を患者又は介護者に提供することができる。医療コストが上昇するにつれて、又は、より多くの介護提供者が遠隔患者のフォーローアップ及び遠隔治療に移行する試みがなされるようになるにつれて、メンテナンス、交換、又はマニュアルの再充電をすることなくセンサノードを長寿命にすることがかつてないほど重要になっている。
一般的に入手可能なセンサノードは、長期の運用能力又はウェアラブル性が欠如しているために広く採用されていないと、考えられる。例えば、大きな１次電池又は大きな再充電可能な電池を含むセンサノードは身につけるには快適ではなく、小さなバッテリーを有したセンサノードは、患者又は他のユーザーが必要な再充電又は取り替えの間隔に合わせることができないので未だ好ましくはない。同様に、情報をノードに伝達又は情報をノードから伝達するために、装着者又は介護者は主として手動で通信インターフェイスケーブルをノードに接続しなければならないので、導電性のデータ伝送インターフェイスを必要とするセンサノードは一般的に大きくて扱いにくい。無線通信回路はそのような厄介な有線のインターフェイスの必要性を減じるか又は排除することができる。しかしながら、そのような無線回路は相当量のエネルギーを消費するので、限られたエネルギー予算に負担をかけ、又は、一般的に入手可能なセンサノードの動作寿命を制限してしまう。
一例では、生理的なセンサノード等のセンサノードは、各種システム機能の高集積を有した１以上の半導体デバイスを含むことができる。そのような半導体デバイスは、システムオンチップすなわちＳｏＣと称することができる。ＳｏＣは、１以上の汎用プロセッサ回路、特定目的のプロセッサ回路、アナログ信号コンディショニング回路、供給調整又はコンバータ回路、電圧又は電流基準回路、又は電力管理回路を含む等のシステムの全ての主要機能を実現するデジタル又は混合信号回路を提供することができる。
また、センサノードは、情報を送信または受信するなどのため１以上の他の装置にセンサノードを無線で接続するというような通信回路を含むことができる。１以上のセンサノードの配列は、互いに接続可能であるか、または１以上の他の装置またはアセンブリに接続可能である。そのような配列はボディエリアネットワーク（ＢＡＮ）と称することができる。
本発明者らは、とりわけ、超低電力（ＵＬＰ）技術がセンサノードに含まれる１以上の回路に適用可能であることを認識した。ＵＬＰ技術は、センサノードの一部として含まれるＳｏＣを提供するためなどに使用することができる。例えば、センサノード用のそのようなＳｏＣは閾値下動作のために構成された１以上のアナログ又はデジタル部分を含むことができる。
システムの特定の部分の動作を無効とする又は中止とするためのパワーゲーティング又はクロックゲーティング等、又は電力消費を減らすためのデューティ−サイクル、クロック周波数（例えば、クロックスロットル）、又は供給パラメーター（例えば、供給電圧スロットル）を調整することを含む他の技術を、閾値下動作に代えて、又は閾値下動作に加えて使用することができる。
一例では、センサノードはバッテリーを含む必要はない。バッテリーの代わりに、またはバッテリーに加えて、センサノードは１以上の他の電源を含むことができる。例えば、センサノードは熱電発電機（ＴＥＧ）を用いるなどのように環境発電能力を含むことができる。そのような環境発電は、キャパシターを用いるなど集積回路または「オフチップ」の一部の中にエネルギーを蓄えることを含むことができる。電力供給回路は、電源によって提供されるエネルギーを１以上の特定の電圧に変換するなどのためにセンサノードの一部として含まれうる。
一例では、センサノードは、動作エネルギー源、動作エネルギー源に接続されるとともに動作エネルギー源の状態に基づいてセンサノードのエネルギー消費レベルを選択するように構成されている電力管理プロセッサ回路、選択されたエネルギー消費レベルに基づく電力管理プロセッサ回路によって確立された動作モードを含むデジタルプロセッサ回路、デジタルプロセッサ回路に接続されたメモリ回路、およびメモリ回路に接続された第１無線受信機回路を含むことができる。電力管理回路によって確立された動作モードにおいて、第１無線受信機回路は、デジタルプロセッサ回路の使用を必要とすることなく無線で情報を受信するように構成され、かつ受信した情報の少なくとも一部をデジタルプロセッサ回路の使用を必要とすることなくメモリ回路に送信するように構成されうる。
センサノードの１以上の通信回路によって使用される、プロトコル、データ転送速度、動作周波数領域、またはモジュレーション技術の１以上は、電力管理回路によって確立され選択されたエネルギー消費レベルに基づくなどして、調整または選択されうる。例えば、第１無線受信機回路は、約１００ナノワット（ｎＷ）以下の電力を消費するように構成され、センサノード（例えば、「常時オン」受信機）の大部分または全ての動作モードにおいて情報を受信する能力を提供するように構成されうる。
デューティーサイクルのアプローチに対比して、第１無線受信機回路の連続的又はほぼ連続的な動作は、待機モードにおいて例えば約１マイクロワット（μＷ）以下のトータルセンサノードエネルギー消費量にもかかわらず、第１無線受信機回路によって受信される指令または他の情報に対するセンサノード応答のために極めて少ない待ち時間を提供することができる。図示例では、時間を浪費したりまたはエネルギーを消耗させる同期を必要とすることなど無く、約１００ｎＷ以下の受信機回路エネルギー消費および約１μＷ以下のトータルセンサノードエネルギー消費を用いるなどして、情報の特定のパケットの受信とパケットに対するセンサノードによる反応までの待ち時間は１０ミリセコンド（ｍｓ）以下でありうる。
この概要は、本特許出願の主題の要約を提供することを意図している。本発明の排他的又は完全な説明を提供することを意図してはいない。詳細な説明は、本特許出願についての更なる情報を提供するために含まれている。
図１Ａは、集積回路において含まれうるようなセンサノードまたはセンサノードの一部の一例を概略的に示す。
図１Ｂは、集積回路において含まれうるようなセンサノードまたはセンサノードの一部の一例を概略的に示す。
図２Ａは、集積回路において含まれうるようなセンサノードまたはセンサノードの一部用のアーキテクチャーの一例を概略的に示す。 図２Ｂは、集積回路において含まれうるようなセンサノードまたはセンサノードの一部用のアーキテクチャーの一例を概略的に示す。 図２Ｃは、集積回路において含まれうるようなセンサノードまたはセンサノードの一部用のアーキテクチャーの一例を概略的に示す。 図２Ｄは、集積回路において含まれうるようなセンサノードまたはセンサノードの一部用のアーキテクチャーの一例を概略的に示す。
図３は、センサノードの一部として含まれうるアドレス方式を概略的に示す。
図４は、センサノードの一部として含まれうるクロック方式を概略的に示す。
図５は、センサノードの一部として含まれうるクロック信号調整回路を概略的に示し、クロック信号調整回路は特定のクロック信号を提供するように構成されている。
図６は、ベースバンド制御回路（例えば、有限状態機械）に接続された３個の通信回路を含むことができるセンサノードの一部の一例を概略的に示す。
図７Ａは、ベースバンド制御回路（例えば、有限状態機械）に接続された３個の通信回路を含むことができるセンサノードの一部のアーキテクチャーの一例を概略的に示す。 図７Ｂは、ベースバンド制御回路（例えば、有限状態機械）に接続された３個の通信回路を含むことができるセンサノードの一部のアーキテクチャーの一例を概略的に示す。 図７Ｃは、ベースバンド制御回路（例えば、有限状態機械）に接続された３個の通信回路を含むことができるセンサノードの一部のアーキテクチャーの一例を概略的に示す。
図８は、センサノードの一部として含まれうる送信バッファアーキテクチャーの一例を概略的に示す。
図９は、センサノードの一部として含まれうる受信バッファアーキテクチャーの一例を概略的に示す。
図１０は、電源の状態に基づくようなセンサノードの１以上の部分の動作モードを確立することを含むことができる方法等の技術を概略的に示す。
必ずしも一定の基準で描かれていない図面中、同様の符号は異なった図において類似の構成要素を説明している。異なった文字の接尾辞をもった同様の符号は類似の構成要素の異なった例を示すことがある。図面は、概して、例を示しているが制限するものではなく、本明細書において説明される種々の実施形態を図示している。
図１Ａは、集積回路において含まれうるようなセンサノードまたはセンサノードの一部の一例１００Ａのブロック図を概略的に示す。センサノードは電源１０２を含むことができるか、または電源１０２に接続されうる。電源１０２は１以上の再充電可能な電池、一次電池または環境発電回路を含むことができる。
例えば、環境発電技術は、自然光源からエネルギーを得ること、電磁結合からエネルギーを得ること、温度勾配からエネルギーを得ること、機械的な振動からエネルギーを得ることを含むことができる。環境発電技術は、電池に依存しているセンサノードに比較して、動作可能な寿命を延ばすことができる。しかしながら、持続的な動作を提供するために、環境発電センサノードは、一般的に、当該期間の間に得るエネルギーより少ないエネルギーを消費する。センサノードは、１以上の無線結合エネルギーまたは環境発電技術によって提供されるエネルギーを用いて、連続して又は長期間の操作のために動力源が供給されるように、バッテリー無しでありうるか、一次電池または再充電可能な電池を必要としないで操作することができる。
センサノードは、マイクロコントローラまたはマイクロプロセッサ回路、または機能特定プロセッサ回路１１４（例えば、「加速器回路」）などの１以上のデジタルプロセッサ回路１１２を含むことができる。センサノードは第１無線受信機回路１２４などの１以上の無線通信回路を含むことができる。デジタルプロセッサ回路１１２および第１無線受信機回路は、バス１３８を用いるなどして、メモリ回路１１６に接続可能である。
図１Ａおよび図１Ｂなどで示す例における１以上のデジタル部は、閾値下の動作モードで動作可能である。１以上の電力管理プロセッサ回路１０６、デジタルプロセッサ回路１１２、機能特定プロセッサ回路１１４、又は１以上のデジタル又は混合信号回路等のようなシステムにおける１以上の他の回路において、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の閾値下の動作を確立するように調整回路（図１Ａおよび図１Ｂには図示せず）によって提供される供給電圧を提供、調整、又は選択する等の閾値下の動作モードを確立することができる。
閾値下の動作は、ゲートソース間電圧が１以上のＦＥＴ用の閾値電圧（Ｖｔ）以下に確立されており、ゲートソース間電圧の関数としてドレインソース間電流への１次指数関数的依存性という結果をもたらす弱反転モードにおいて１以上のＦＥＴを動作するものとして説明することができる。供給電圧に連結された部分において全てのＦＥＴの閾値電圧以下のＶＤＤ−ＶＳＳ間電圧を有した供給電圧を提供する等の閾値下の動作を確立するために種々の技術を用いることができる。しかしながら、センサノードのデジタルまたはアナログ部の閾値下の動作モードは、特別の部分における全てのＦＥＴの閾値電圧以下の供給電圧を用いることによって確立される必要はない。例えば、１以上のＦＥＴの各サブセットは閾値下動作を確立するためにバイアスをかけることができ、そのようなブロックは閾値以上の各供給電圧に接続していてもよい。その代わりに、またはそれに加えて、セクションまたはブロックの動作モードは、各動作電圧を提供するように構成されている利用可能な電力供給バスのグループの中から電力供給バスを選択するか又は調整可能な電力供給回路を用いて電力供給バス電圧を調整することなどによって確立されうる。
エネルギー効率、最大クロック速度、及び供給電圧の間にはトレードオフが存在し得る。閾値下の動作は単一の供給電圧に限定する必要はない。例えば、１以上のクロック周波数又は供給電圧は、以下の例で説明するように低消費電力を維持しながら、特定レベルの計算能力又は他の操作上の性能を提供するように調整可能である。
他の基準は、電流密度の視点を用いる等閾値下の動作を特定又は説明するために使用することができる。例えば、閾値下の動作は、相互コンダクタンス（例えば、ｇｍ）が相対的又は絶対的な最大値であるＦＥＴ動作の領域、又は相互コンダクタンスが閾値電圧及びドレイン電流に主として依存しゲートソース間電圧における変化に対して弱い依存性のみを示す（又は依存性を全く示さない）ＦＥＴ動作の領域として説明することができる。無線受信機回路又は環境発電トランスデューサを用いて得られる利用可能なエネルギーが極めて限定（例えば、マイクロワット程度）されているが、そのような閾値下の動作は、他の技術とともに又は他の技術の代わりに、センサノードに長寿命を提供することができる。
センサノードは、電源１０２の状態を監視することによって得られる情報を用いるなどして、センサノードのエネルギー消費レベルを調整するように構成されうる電力管理プロセッサ回路１０６を含むことができる。例えば、電源１０２がバッテリーまたはキャパシターを含む場合、電源の監視状態はバッテリー又はキャパシターの１以上の電圧または充電状態を含むことができる。他の基準は、環境発電回路によって提供される出力電圧や電流などの電源１０２の状態を表す情報を提供するために使用されうる。
電力管理プロセッサ回路１０６は、電源１０２の状態についての情報を用いるなどして、デジタルプロセッサ回路１１２、機能特定プロセッサ回路１１４、第1無線受信機回路１２４、またはメモリ回路１１６の動作モードを選択または制御するなど、センサノードの１以上の他の部分の動作モードを確立することができる。例えば、デジタルプロセッサ回路は、センサノードの選択されたエネルギー消費レベルに基づくなどして、電力管理プロセッサ回路１０６によって選択されたエネルギー消費モードにおいて中断され及び／又は作動しないようにされうる。そのようなエネルギー消費レベルは、利用可能なエネルギー量または電源１０２の状態についての情報に基づいてまたは情報を用いるなどして、利用可能なエネルギー消費レベルまたはスキームのグループの中から選択されうる。そのようなスキームは、各々選択されたエネルギー消費レベルに対応するセンサノードの各機能ブロックのための各モードを表示する検索テーブルまたは他の情報を含むことができる。そのようなレベルまたはスキームは、第１無線受信機回路１２４を用いることによって受信される情報を用いたオンザフライなどのように再構成することができる。
一例では、待機、スリープ、または低エネルギー消費状態に相当するエネルギー消費レベルにおけるセンサノードによって、第1無線受信機回路１２４は、デジタルプロセッサ回路１１２または機能特定プロセッサ回路１１４の使用を必要とすることなく無線で情報を受信することができるように構成されうる。例えば、センサノードの他の部分を中断するかまたは作動しないようにしながら、センサノードは、情報を無線受信すること（例えば、第１無線受信機回路１２４に放射的に接続）および無線受信した情報をメモリ回路１１６の一部に（例えば、ダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）方式を用いて）転送することができるように構成されうる。メモリ回路１１６は、閾値下動作モードのために構成されるように、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）または他のメモリ技術などの揮発性メモリ回路を含むことができる。
図１Ｂは、集積回路などのセンサノードまたはセンサノードの一部の一例１００Ｂのブロック図を概略的に示す。図１Ｂの例１００Ｂは、電源１０２（例えば、上述したように、１以上の電池、熱電エネルギー源、機械的エネルギー源、または１以上の他のエネルギー源）を含むことができる。電源１０２は、センサノードの一部として含まれる１以上の他の回路に対して「オフチップ」で位置することができる。
電源１０２は電力供給回路１０４に接続されうる。電源１０２によって提供される電圧が所望の電力供給回路１０４の出力電圧範囲以下である場合、電力供給回路１０４は、電力供給バス１０８を用いるなどして、１以上の特定された直流（ＤＣ）電圧を他の回路に提供するなど、「昇圧」構造（例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ）を含むことができる。電力供給回路１０４は、電力管理回路１０６、汎用プロセッサ回路１１２（例えば、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）またはマイクロプロセッサコア）、機能特定プロセッサ回路１１４、メモリ回路１１６、アナログ入力１１８、ベースバンド制御回路１２２、第1無線受信機回路１２４、第２無線受信機回路１２６、または第１送信機回路１２８などの他の回路に接続されうる。
電力管理回路１０６はシステム−オン−チップ(ＳｏＣ)のデジタル部１６０の一部として含まれうる。そのようなデジタル部１６０は、汎用プロセッサ回路１１２、機能特定プロセッサ回路１１４（または多重加速器回路）、またはメモリ回路１１６などの１以上の他のデジタル回路を含むことができる。デジタル部１６０に含まれる１以上の回路すなわち他の回路は、閾値下の動作モードまたは閾値上の動作モードを提供するように構成されうる。閾値下の動作モードにおいて、そのようなデジタル回路は、閾値上動作モードに比べて、より高い漏洩およびより遅いスイッチング時間という代償を払って格段に低い電力を消費することができる。
一例では、汎用プロセッサ回路１１２は、待機動作モード（例えば、完全に電源を切った状態またはクロックゲート状態を含むことができる低電力消費モード）にされうる。汎用プロセッサ回路１１２が待機モードまたは動作していない間、電力管理回路１０６は制御機能または監督機能を行うように構成されうる。
電力管理回路１０６または汎用プロセッサ回路１１２は、第１コミュニケーションバス１１０Ａまたは第２コミュニケーションバス１１０Ｂに接続されうる。バス１１０Ａおよび１１０Ｂは物理的に分離されている必要はない。電力管理回路１０６または汎用プロセッサ回路１１２は各バス１１０Ａおよび１１０Ｂを用いるか、またはメモリ回路１１６を用いた記憶などのメモリーマップド構造レジスタを介して他の回路を制御することができる。
例えば、第１無線受信機回路１２４、第２無線受信機回路１２６または第１送信機回路１２８の１つ以上は、カップリング１２０を用いるなどしてメモリ回路１１６にアクセスするように構成されうる。メモリ回路１１６は、単一の回路または配列である必要はなく、先入れ先出し（ＦＩＦＯ）バッファ等の各種バッファを含むことができる。
第１無線受信機回路１２４は、センサノードの指令（例えばセンサノードの他の部分の起動または作動をさせる指令）を表す情報、センサノードの他の部分用の構成情報、または汎用プロセッサ回路１１２によって実行されるべき命令を受信することができるように構成されうる。図１Ａの例において説明したように、第１無線受信機回路は、電力管理回路１０６によって確立されうる全ての動作モードにおいて、連続的またはほぼ連続的な受信能力を提供する等の超低電力（ＵＬＰ）アーキテクチャーを含むことができる。図示例においては、時間をかけることなくまたはエネルギーを消費する同期を必要とすることなく、約１００ｎＷ以下の電力を消費し、約１μＷ以下のトータルセンサノード消費の第１無線受信機回路１２４を用いるなどして、特定パケットの情報を受信してからパケットに対するセンサノードによる反応までの待ち時間は１０ミリセコンド（ｍｓ）以下でありうる。
第１無線受信機回路１２４、第２無線受信機回路１２６または第１送信機回路１２８の１つ以上は、電力管理回路１０６または他の回路によって確立される選択されたエネルギー消費レベルに基づくなどして構成されうる。例えば、それらの使用する無線、プロトコル、データ転送速度、変調スキームまたは通信用の周波数領域の１つ以上は、選択されたエネルギー消費レベルに基づいて選択されうる。こうして、各通信回路は、利用可能なエネルギー量に基づいてビット通信あたり消費される特定のエネルギーを確立するために使用することができるか、または動作可能である。上述したように、そのようなエネルギー消費レベルは、電源１０２の状態についての情報を用いて少なくとも部分的に特定することができる。
一例においては、第２無線機受信機回路１２６は第１無線受信機回路１２４よりも高速のデータ転送速度で情報を受信することができる。電源１０２の状態が利用可能なエネルギーが比較的不足していることを示している時などのように、特定のエネルギーの消費レベルが選択されたときに第２無線受信機回路１２６はデューティーサイクル化されるか動作不能とされうる。第１無線受信機回路１２４は、そのような選択されたエネルギー消費レベルにおいて動作可能であり続けることができる。電源１０２の状態が利用可能なエネルギーの潤沢な供給を示している場合には、第２無線受信機回路１２６は再動作可能とすることができるか、または第２無線受信機回路１２６のデューティーサイクルが抑制されうる。
一例では、第１無線受信機回路１２４は、電力管理回路１０６または汎用プロセッサ回路１１２の一方またはいずれかの干渉を必要とすることなく、センサノードのエネルギー消費レベルを変更する指令を受信することができる。
図２Ａ乃至図２Ｄは、集積回路を含むことができるようなセンサノードの少なくとも一部のアーキテクチャーの一例（例えば、部分２００Ａから２００Ｄを用いて描かれた）を概略的に示す。部分２００Ａ乃至２００Ｄは、センシング能力を提供することができるＳｏＣの一部などのシステムを概略的に示す。このようなセンシング能力は、リアルタイムの伝送のため、または記憶のためなど生理的な情報を得るために用いることができる。図示例では、そのような情報は、心電図（ＥＣＧ）；脳電図（ＥＥＧ）；又は筋電図（ＥＭＧ）；または足取りのデータまたは体温を含む健康または健康状態を示す情報などの他の生理的な情報の１またはそれ以上を含むことができる。センサノードは、データ取得、信号分析、処理または無線通信の１つ以上を提供することができ、かつ電池無しの構造または環境発電回路２０２を含むことができる。
図２Ａ乃至図２Ｄの図示例は、図６または図７Ａ乃至図７Ｃの例に示されるような１以上の通信回路を含むことができるか又は接続可能であるか、または他の例で説明したような他の回路またはモジュールに接続可能である。例えば、図２Ａにおいて、センサノードは、他の回路によって使用するための１以上のクロック信号を発生するように構成されているクロック回路２３０（例えば、クロック発生回路）を含むことができる。このようなクロック信号は、図５の図示例に示されるように、クロック信号調整回路（例えば、クロックアービター）を用いるなどのように、さらに変更することができる。センサノードは、環境発電のみで動くように構成されているか、または１以上の他の電力源（例えば、キャパシタまたは再充電可能な電池または一時電池）を用いてなどのように電力供給回路（例えば、調整回路）２０２を含むことができる。
センサノードは、１以上の機能特定プロセッサ回路２１６（例えば、図２Ｃに示すように）または汎用プロセッサ回路２１２（例えば、図２Ａに示すように）を介して処理を行うように構成されているような、閾値下動作モード用に構成されているデジタル部を含むことができる。デジタル部は、電力管理回路２０６、汎用プロセッサ回路２１２（例えば、軽量のマイクロコントローラ）およびメモリ回路を含むことができる。例えば、メモリ回路は、指令メモリ２１８Ｂ、データメモリ２１８Ａ、および高速ＦＩＦＯ２１８Ｃ（例えば、図２Ｂに示されるように）などの１以上のＦＩＦＯを含んでいてもよい。
他の例では、センサノードは、閾値下動作モード用に構成されている１以上の部分および閾値上動作モード用に構成されている１以上の部分を備えたデジタル部を含むことができる。そのようなＳｏＣの構造は、例えば、異なったチップ（オフチップ）上にある部品、装置または周辺機器とインターフェイスすることに関連して用いられうる。ＳｏＣは、閾値下において動作するデジタル部を用いたチップ内で所定の機能を果たすことができ、かつ閾値上で動作するデジタル部を用いたオフチップアクセスまたはインターフェイスなどの所定の機能を果たすことができる。その代わり、共通のデジタル部は、１つの動作モードの間に閾値下で動作するように構成することができ、かつ別の動作モードの間に閾値上で動作するように構成することができる。例えば、そのような共通のデジタル部は、局所機能を行っている間、閾値下の動作モードで動作することができ、かつ周辺機器のオフチップにアクセスまたはインターフェイスする間、閾値上動作モードにおける動作に切り替えることができる。
図２Ｂに示すように、センサノードは、低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）または可変ゲイン増幅器（ＶＧＡ）を含むことができるようなアナログ「フロントエンド」（例えば、アナログ入力回路２１６）を含むことができる。アナログ「フロントエンド」は、１以上のプログラム可能なゲインまたは１以上のアナログデジタルコンバータ（例えば、１２ビットおよび８ビットアナログデジタルコンバータ）を含むことができる。
図２Ａ乃至図２Ｄの図示例において、センサノードは、４チャンネルアナログ入力２１６を用いるなどして生理的信号を表す情報または他の情報を得ることができる。４チャンネルのアナログ入力２１６に提供される信号は、サンプリング周波数、精度、または所望の正確性に依存して、あるいは選択されたエネルギー消費レベルに基づいて、１以上の８ビット（例えば連続的な近似コンバータ）または１２ビット（例えばシグマ−デルタ）コンバータ、または１以上の他のトポロジーを用いてデジタル化することができる。
センサノードは、１以上の標準（例えば、１２Ｃ通信インターフェイスまたはＳＰＩ構造インターフェイス）に適合しているような１以上の導電的に接続された通信回路を含むことができる。例えば、生理的な活動を表す情報は、加速度計等の１以上の市販のセンサを用いるなどで得ることができ、且つシリアル部２４４によって提供される１以上のインターフェイスを用いてセンサノードにおける他の回路に転送することができる。
図２Ａ乃至図２Ｄの図示例において、データは１以上の１６ビットのバスを用いてあるいは他のトポロジーを用いるなどして種々の回路間で転送することができる。例えば、そのようなデータバスはアナログ入力２１６またはシリアル部２４４と他の回路間における情報の転送のために使用することができる。図示例では、第１バスは、電力管理回路２０６（例えば、デジタル電力マネージャー（ＤＰＭ））または汎用プロセッサ回路２１２（例えば、オープンＭＳＰ４３０マイクロコントローラ回路または１以上の他のプロセッサ回路）の１つ以上によってコントールされうる。例えば、第１バスは周辺メモリ位置間でデータを移動させる２つのクロックサイクルを用いることができる。図示例では、第２バスは、エネルギー消費量を減らすため単一サイクルの動きを提供するようにダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）制御回路２４６（例えば、２チャンネルＤＭＡ制御回路）によって制御されうる。両バスは８ビットのアドレス方式を使うことができる。ＤＭＡ制御回路２４６は、汎用プロセッサ回路２１２などの他のよりエネルギーを消費する回路の使用を要することなく、１以上の無線通信回路とメモリ回路との間の情報転送を容易にするために使用することができる。
図示例では、超低電力（ＵＬＰ）無線受信機回路は、汎用プロセッサ回路２１２の使用を要することなく、無線で情報を受信するように構成することができ、かつデータメモリ２１８Ａまたは指令メモリ２１８Ｂの１つ以上に、またはＤＭＡを用いるなどの１以上の他の位置（例えば、構造レジスタ）に、受信した情報の少なくとも一部を転送するように構成することができる。
１以上の機能特定プロセッサ回路２１６は、アーキテクチャーにおける他の回路の構造を混乱させることなく、アーキテクチャーに容易に組み込んだり、またはアーキテクチャーから容易に取り除いたりすることができる。例えば、１以上の機能特定プロセッサ回路２１６は、センサノードによって得られる情報の性質に応じて、含まれたり、あるいは除去されたりすることができる。
１以上の機能特定プロセッサ回路２１６は、閾値下及び／又は閾値上動作モードにおいて動作するように構成されうる。例えば、閾値下動作電圧は、選択されたエネルギー消費レベルに基づくなどして、向上したエネルギー効率を提供するための処理タイミング条件（例えば、最小、最大、または処理機能が終了するまでの特定の期間）についての情報を少なくとも部分的に用いて決定されうる。
閾値下動作電圧は、所要のタイミング仕様または雑音余裕に適合しながら、最小のまたは減少したエネルギー消費量を提供するために特定することができる。図示例では、閾値上または閾値下動作電圧の選択は、選択されたエネルギー消費レベルに基づいて、漏れ量を減らすためにゲート化された電力など、１以上のＰＭＯＳヘッダを介して選択可能な電力供給電圧を用いるなどＣＭＯＳデザインにおいて確立されうる。
１以上の機能特定プロセッサ回路２１６は、１以上の有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルター回路（例えば、選択可能または制御可能な数のタップを有する）、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）回路、無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルター回路、離散コサイン変換（ＤＣＴ）回路、多項式フィッティング回路、比較回路、パラメーター抽出回路、間隔決定回路、コオーディネート・ローテーション・デジタル・カルキュレーション回路（ＣＯＲＤＩＣ）、または１以上の他の回路を提供するように構成することができる。プロセッサ回路の他の例は、パントンプキンスアルゴリズム、または心房細動検出回路を使用するように構成されうるように、Ｒ−Ｒ間隔抽出回路を含むことができる。
図示例では、汎用プロセッサ回路２１２は、ＭＳＰ４３０指令セットに含まれる１以上の指令を行うように構成される、オープンＭＳＰ４３０アーキテクチャー（例えば、“opencores.com”（ストックホルム、スウェーデン）から入手可能なコードから合成された）など、オープンソースマイクロコントローラを含むことができる。そのような汎用プロセッサ回路２１２は、１以上の機能特定プロセッサ回路２１６を通して入手可能でない指令または動作を行うために使用されうる。一例では、汎用プロセッサ回路２１２は、選択されたエネルギー消費レベルに基づいて電力供給がゲート化されるかまたはクロックがゲート化されるように、中断または作動しないようにすることができる。汎用プロセッサ回路２１２が電力供給ゲート化されるかクロックゲート化されている間、無線受信機回路（例えば、上述した例の第１無線受信機回路）は、汎用プロセッサ回路２１２によって行われる指令を示す情報を受信することができる。汎用プロセッサ回路２１２は、受信した指令に基づいて動作を行うように、再動作されうる。
電力管理回路２０６は、汎用プロセッサ回路２１２が動作して電力を消費する必要性を減らすかまたは無くすために単純な動作（例えば、監督動作）用に構成された単純且つより電力効率が良いアーキテクチャーを含むような、汎用プロセッサ回路２１２よりも軽量でありうる。電力管理回路２０６は、環境発電の割合が減少するにつれてノードの電力消費量を減少させるように、あるいは受信したスリープ命令または他の命令等の他の出来事に応答して、センサノードの電力消費量を管理するように構成されうる。電力管理回路は、プログラム可能であり、且つ電力消費状態における変更の必要性を予想することを含む単一クロックサイクル内で電力消費構造を所望の状態に変更することができるように構成されうる。そのような電力消費状態は、例えば、待機モードまたは減少した電力消費動作モードに１以上の回路をセットすること、閾値下動作モードを確立すること、または閾値上動作モードを確立することを含むことができる。
センサノードは、１以上のタイマー（例えば、１６ビット無線タイマー２４８）、送信バッファレジスタ２５０、読み出しアドレスＦＳＭ２５２等の１以上の有限状態機械（ＦＳＭ）等の他の回路を含むことができる。各種回路の制御は、第１バスまたは第２バスを用いて、または１以上の無線通信回路を制御するために用いられうるメモリーマップ構造２１６等のメモリーマップド構造情報を用いて、行うことができる。メモリーマップは、１以上の機能特定プロセッサ回路２１６を構成するためまたは制御するためなどの他の回路の構造または制御のために使用されうる。
図３は、センサノードの一部として含まれうるアドレススキーム３００を概略的に示す。図２Ａ乃至図２Ｄの図示例において説明したように、センサノードは、１以上の電力管理回路２０６（例えば、デジタル電力マネージャー（ＤＰＭ））または汎用プロセッサ回路２１２（例えば、オープンＭＳＰ４３０マイクロコントローラ回路、または１以上の他のプロセッサ回路）によって第１バスコントールされ、且つダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）制御回路２４６によって第２バスコントロールされうる。１以上の機能特定プロセッサ回路（例えば、第１加速器回路３１４Ａ乃至第「Ｎ」番目加速器回路３１４Ｎ）は、２つのバス間で書き込みのコンフリクトを避けるように構成されているような３つの各デコーダーを含むことができる。
図４は、センサノードの一部として含まれうるクロッキングスキーム４３０を概略的に示している。図４の例において、温度安定化低電力周波数ロックループ（ＦＬＬ）４５４は、水晶のモードに相当する特定のロック周波数（例えば、５０キロヘルツ（ｋＨｚ）水晶振動子にロック）を提供するためなどに使用されうる。構成可能な動作モード（例えば、選択されたエネルギー消費レベルに基づいて）に応じて、図示例では５００ｋＨｚまでとあるようにＰＬＬ４５６を単独で用いて得られる範囲を超えて拡張された周波数領域を提供するなどのために位相同期回路（ＰＬＬ）４５６を含むような第２フィードバックループが使用されうる。ＦＬＬ４５４またはＰＬＬ４５６の１つ以上は、選択されたエネルギー消費レベルに基づくより少ない電力を消費しながら、より低い安定性の水晶基準出力を提供するようにバイパスされうる。
図５は、センサノードの一部として含まれうるクロック信号調整回路５４２（例えば、クロックアービター）を概略的に示し、クロック信号調整回路５４２は特定のクロック信号を提供するように構成可能である。クロック信号調整回路５４２は、１以上のアナログ入力（例えば、アナログデジタルコンバータサンプルクロック、または１以上の機能特定加速器ブロック）による使用のためなどに、１以上の分配器（例えば、カウンター）を用いるなどして、１以上のプログラム可能なクロックを提供することができる。図示例では、クロック信号調整回路５４２は、集積回路に含まれる汎用プロセッサ回路配置のフットプリント内に含まれるように、センサノードのデジタル部に含まれうる。
図６は、例えば、ベースバンド制御回路６２２（例えば、有限状態機械（ＦＳＭ））に接続された３個の通信回路を含むことができるセンサノードの一例６００を概略的に示す。３個の通信回路は、第１受信機回路６２４（例えば、連続的に動作可能またはほぼ連続的に動作可能な超低電力受信機回路）、第２受信機回路６２６（例えば、狭帯域受信機）、および第１送信機回路６２８（例えば、多重の媒体アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルをサポートするように構成することができるような超広帯域送信機）を含むことができる。
通信回路の１以上の動作モード、または各種動作のトリガーは、電源を入れるまたは高電力消費モードである汎用プロセッサ回路６１２（例えば、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ））を必要とすることなく、ベースバンドコントローラ６２２を用いるなどして制御可能である。例えば、第１受信機回路６２４が汎用プロセッサ回路６１２によって行われる１以上の命令または指令を無線受信することを待っている間、汎用プロセッサ回路６１２は、閾値下動作モードまたは低電力消費待機モードでありうる。
メモリーマップ６１６は、ベースバンド制御回路６２２または３個の通信回路の１以上のうちの１つを構成するために使用することができる。例えば、第１送信機回路６２８によって送信される情報は、送信バッファ６６０を用いるなど汎用プロセッサ回路６１２とは独立して送信のためにバッファリングされうる。同様に、第２受信機回路６２６を用いてなど受信した情報は、汎用プロセッサ回路６１２による送信または処理を待っている間、受信機バッファ６５８を用いてバッファリングされうる。
図７Ａ乃至図７Ｃは、図６の例において概略的に示されかつ説明されるように、ベースバンド制御回路に接続される３つの通信回路を含むことができるセンサノードの部分６００Ａ乃至６００Ｃのアーキテクチャーの一例を概略的に示す。第１無線受信機回路６２４は、（例えば、１以上の振幅偏移変調またはオンオフ変調無線信号を受信するため）チューニングされた受信機回路およびエンベロープ検出器を含むことができる。第１無線受信機回路６２４は、一定の動作（例えば、「常時オン」モード）をし続けるように構成することができ、または１以上の命令などの特定の命令のための「傍受」をする特定の期間の間、電力を高めるように構成されうる。第１無線受信機回路６２４の電力消費性能は、感度が低下することを代償として、少なくとも部分的に高めることができる。例えば、第１無線受信機回路６２４は、検出または整流の前におよそ１またはそれ以下の正味のゲインを含むことができる。図示例では、第１無線受信機回路６２４は、第１特定データ転送速度を用いて、１ミリワット（ｄＢｍ）に対して、約−４０デシベルの感度で約１００ｎＷ以下の消費電力のように、超低電力（ＵＬＰ）アーキテクチャーを含むことができる。
第２無線受信機回路６２６は、１以上の角度変調または振幅変調の無線通信信号を受信するように構成される狭帯域受信機を含むことができる。第２無線受信機回路は、１以上の位相同期回路（ＰＬＬ）を含むことができ、かつ第２特定データ転送速度で情報を受信することができる。一般的に、第２受信機回路６２６の電力消費量は、第１受信機回路６２４よりも高い。第２受信機回路６２６は、第１受信機回路６２４によって受信される命令に応答して、或いは電力管理回路によって確立された選択されたエネルギー消費レベルに基づくなどして、作動されていない待機モードなどのように、低電力消費状態を維持することができる。
第１無線送信機回路６２８は、広帯域の送信回路（例えば、超広帯域（ＵＷＢ）送信機）、または約１ＧＨｚまたはそれ以上のエネルギーで情報を無線で送信するように構成されているような他のアーキテクチャーを含むことができる。例えば、第１送信機回路６２８は一連の無線情報を送信することができるように構成されうる。第１無線送信機回路６２８は、第１受信機回路６２４または第２受信機回路６２６よりも高速の特定のデータ転送速度を使用することができる。各通信回路間のデータ転送速度の差異は、「非対称」通信構造と称することができる。動作命令、構造情報、またはファームウェアアップデートなどの限られた量のデータの受信のみをしている間、センサノードは多量の検知された生理的な情報を他の装置にアップロードさせるので、そのような非対称の構造はセンサノードにとっては望ましい。
図６の例において図示され且つ説明されるように、通信回路は有限状態機械（ＦＳＭ）等のベースバンドコントローラ６２２に接続されうる。例えば、第１タイプの命令は第１無線受信機回路６２４を用いて受信することができ、それに応じてベースバンド制御回路６２２は、一連のバッファされた情報（例えば送信バッファ６６０などを用いて記憶されている）を送信するための第１送信機回路６２８を動作させることができる。他の例においては、第２のタイプの命令は第１無線受信機回路６２４を用いて受信することができ、それに応じてベースバンド制御回路６２２は、汎用プロセッサ回路７１２を低電力消費状態（例えば、待機動作モードまたは閾値下動作モード）からより高い消費電力状態へ移行することなどのように、センサノードの１以上の他の部分を「目覚めさせる」ことができる。
他の例では、汎用プロセッサ回路の使用を要することなく、ベースバンド制御回路６２２は、第１または第２受信機回路６２４，６２６によって受信した情報を受信バッファ６５８に送り、１以上の割り込みを発生または受信し、または一般的にそのような情報を指令メモリ、データメモリ、構造レジスタ、またはメモリーマップドレジスタの１以上に導くことができる。一般的に、ベースバンドコントローラ６２２は、選択されたエネルギー消費状態についての情報を少なくとも用いて通信回路の動作モードを選択することができるようにも構成されうる。こうして、バッファバースト通信、プロトコル選択、データ転送速度、変調技術、または動作周波数領域等のモードは、１以上の電力管理回路または１以上のプロセッサ回路の制御の下で、入手可能なエネルギーについての情報を用いて確立することができる。
図８は、１以上の上述した例または以下の例に関連して用いられうるような、センサノードの一部として含まれうる送信バッファ６６０のアーキテクチャーの一例を概略的に示す。
図９は、１以上の上述した例または以下の例に関連して用いられうるような、センサノードの一部として含まれうる受信バッファ６５８のアーキテクチャーの一例を概略的に示す。
図１０は、動作エネルギー源の状態に基づいてなど、センサノード（例えば、図１Ａ乃至１Ｂ、図２Ａ乃至図２Ｄ、図３乃至図６、図７Ａ乃至図７Ｃ、または図８および図９の例で説明され、かつ示された）のエネルギー消費レベルの選択１００２を含むことができる方法などの技術１０００を一般的に示す。符号１００４では、デジタルプロセッサ回路（または１以上の他の回路）の動作モードはセンサノードの選択されたエネルギー消費レベルに基づいて確立されうる。符号１００６では、情報は、デジタルプロセッサ回路の使用を必要とすることなど無く、無線で受信することができる。例えば、デジタルプロセッサ回路は、中断されるか及び／又は作動しないようにすることができ、符号１００８では、無線受信された情報は、プロセッサ回路の使用を必要とすることなく、メモリ回路に送信することができる。そのような無線受信された情報は、デジタルプロセッサ回路によって行われうる指令を含むことができる。
上述したように、ここで述べるＳｏＣは、エネルギー使用行為またはパターンを予測することができ、かつセンサまたはＳｏＣの動作の変化を引き起こすことができる。例えば、ＳｏＣは、動作可能に接続するか、または電力管理回路２０６内の一部に含まれる予測回路（図示せず）を含むことができる。予測回路は、オンチップ電源、オフチップ源または環境発電回路（ＳｏＣまたはオフチップ上）などの関連するエネルギー源の状態を示す信号を受信することができる。予測回路は、受信し及び／又は蓄えられたエネルギーおよび使用されるエネルギーのプロファイル、挙動またはパターンを特定するための状態情報に関連するこれらの状態信号および時間を分析することができる。例えば、予測回路は環境発電レベルと１日の時間との間の相関関係を特定することができる。別の例では、予測回路は、人のモニターされる心拍数と体温間の相関関係等の環境発電レベルとセンサデータ間の相関関係を特定することができる：モニターされる心拍数が増加すると、体温は上昇しがちであり、それによって、例えば、熱電ベースの環境発電回路から得られるエネルギーが増加するということをさせがちである。別の例では、予測回路は、ある許容範囲内で周期性を特定することができる。
そのような予測に基づいて、予測回路は予測信号を電力管理回路（または電力管理回路の他の部分）に送信することができる。予測信号は、予測プロファイル、予測値、蓄えられたエネルギーおよび時間的数値などの予測情報及び／又は関連データを示すか、または提示することができる。予測信号を受信する際、電力管理回路はＳｏＣの動作モードを選択することができる。例えば、予測信号を受信する際、電力管理回路は、予測信号及び／又は他のファクターに基づいて所定の電力消費レベルに適合したＳｏＣの動作モードを選択することができる。例えば、電力管理回路は、ＳｏＣに入ってくるエネルギー量、ＳｏＣに関連する蓄えられたエネルギー量、またはＳｏＣによる電力消費量の割合に基づいて動作モードを選択することができる。
各種事項および例
この書面において開示されている各々限定されることのない例は、それ自身単独でも良く、１以上の他の例と各種変形した形、又は組み合わせの形で組み合わせることができる。
上記詳細な説明は、詳細な説明の一部を形成する添付の図面を参照することを含む。図面は、例として、本発明が実施される特定の実施形態を示している。これらの実施形態は、また、ここで「例」としても称される。このような例は、図示されている又は説明されている要素に加えて他の要素を含むことができる。しかしながら、本件の発明者達は、図示され又は説明されている要素のみが設けられている例も想定している。更に、本件の発明者達は、ここに図示され又は説明される特定の例（又は１以上の態様）、又は他の例（又は１以上の態様）に関して図示され又は説明されている（１以上の態様）要素の組み合わせ又は変形を用いた例も想定している。
この書面と参照として組み込まれた幾つかの書面との間に矛盾がある用法が生じた場合、この書面の用法が優先する。
この書面において、特許文献において通常であるように、他の例とは独立して又は「少なくとも１つ」又は「１以上」の用法とは独立して、１以上を含むために用語「ａ」あるいは「ａｎ」が使われる。この書面において、用語「ｏｒ」は、特に表示されていない場合には、「Ａ又はＢ」は「ＡでありＢでない」、「ＢでありＡでない」および「ＡおよびＢ」を含むように非排他的であることを指すために使用される。この書面において、用語「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」および「ｉｎ ｗｈｉｃｈ」は、各用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」および「ｗｈｅｒｅｉｎ」の平易な英語での等価物として使われている。また、次の特許請求の範囲において、用語「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」および「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」は制約が無いことを意味し、即ち、請求項の用語中に挙げられている要素に加えて他の要素を含んでいるシステム、装置、アーティクル、組成、公式、又はプロセスは、特許請求の範囲内にあるとみなされる。更に、特許請求の範囲において、用語「第１」、「第２」および「第３」等は、単にラベルとして使われ、対象物に数値的な条件を課す意図ではない。
ここで説明されている方法の例は、少なくとも部分的に機械で作られるか又はコンピュータで実施することができる。幾つかの例は、上記例において説明されたような方法を実施するための電子デバイスを構成するために動作可能な命令で符号化されたコンピュータ読み取り可能媒体又は機械読み取り可能媒体を含むことができる。そのような方法の実施は、マイクロコード、アセンブリ言語コード、高級言語コード等のようなコードを含むことができる。そのようなコードは、種々の方法を実施するためのコンピュータ読み取り可能な命令を含むことができる。コードはコンピュータプログラム製品の部分を形成することが可能である。また、例においては、コードは、実行中あるいはその他の時など、１以上の揮発性、持続性、あるいは不揮発性の有形なコンピュータ読み取り媒体に記憶することができる。これら有形のコンピュータ読み取り可能な媒体の例は、限定することなく、ハードディスク、着脱可能な磁気ディスク、着脱可能な光ディスク（例えば、コンパクトディスクおよびデジタルビデオディスク）、磁気カセット、メモリカード又はスティック、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）等を含むことができる。
上述の説明は、例証を意図しており、限定的な説明ではない。例えば、上述の例（１以上の態様）は、互いに組み合わせて使用可能である。上述の説明を検討する際に当業者によってなど他の実施形態が使用され得る。要約書は、読み手に技術的な開示の性質を速やかに確認することを可能とするために３７Ｃ．Ｆ．Ｒ．§１．７２（ｂ）に準拠して設けられている。要約は特許請求の範囲の権利範囲又は意味を解釈又は限定するために使われるべきではない。また、上述の詳細な説明において、種々の特徴は、開示を合理化するために互いに一緒にしてもよい。この事は、請求されていない開示の特徴がいずれかの請求項に本質的であるという意図として解釈されるべきものではない。むしろ、発明の主題は、特定の開示された実施形態の全ての特徴よりも少ない。これ故、次の特許請求の範囲は、例又は実施形態として詳細な説明に組み込まれ、各請求項は個別の実施形態としてそれ自身単独で成立し、そのような実施形態は種々の組み合わせ又は変形をした形で互いに組み合わせ可能である。本発明の範囲は、各請求項が持っている権利範囲の等価物の全範囲とともに添付の特許請求の範囲を参照して決定されるべきである。

Claims (20)

  1. システムオンチップ（ＳｏＣ）を備え、該システムオンチップは、
    電力供給回路と、
    電力供給回路に接続された電力管理回路と、
    ＲＦ信号を受信するように構成され、かつ電力供給回路および電力管理回路に接続された第１無線通信回路と、
    電力供給回路および電力管理回路に接続された第２無線通信回路とを含み、
    第１無線通信回路は、ＲＦ信号のダウンコンバージョンまたはＲＦ信号の検出の少なくとも一方の前に、１以下の正味の無線周波数（ＲＦ）電力利得を有していることを特徴とする装置。
  2. 第１無線通信回路は、第１通信規格によって動作するように構成され、
    第２無線通信回路は、第１通信規格とは異なった第２通信規格によって動作するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
  3. ＲＦ信号は第１ＲＦ信号であり、
    第１無線通信回路は、第１周波数帯で第１ＲＦ信号を受信するように構成され、
    第２無線通信回路は、第１周波数帯とは異なった第２周波数帯で、第２ＲＦ信号を送信するか、または第３ＲＦ信号を受信するかの少なくとも一方を行うように構成されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
  4. ＲＦ信号は第１ＲＦ信号であり、
    第１無線通信回路は、第１周波数帯で第１ＲＦ信号を受信するように構成され、
    第２無線通信回路は、第１周波数帯とは異なる第２周波数帯で第２ＲＦ信号を送信するように構成され、
    第２無線通信回路は、超広帯域（ＵＷＢ）送信機を有することを特徴とする請求項１記載の装置。
  5. ＳｏＣは、メモリ回路とデジタルプロセッサ回路とを含み、
    第１無線通信回路は、デジタルプロセッサ回路の使用を要することなく、ＲＦ信号を受信するように構成され、ＲＦ信号は情報を有し、
    第１無線通信回路は、デジタルプロセッサ回路の使用を要することなく、情報をメモリ回路に送信するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
  6. ＳｏＣに接続されたアナログセンサインターフェイス回路をさらに備え、
    アナログセンサインターフェイス回路およびＳｏＣは、センサデータを収集しかつセンサデータに基づいて信号を無線で送信するように構成されている無線センサノードを形成することを特徴とする請求項１記載の装置。
  7. 電力供給回路は環境発電回路を含み、
    電力管理回路、第１無線通信回路および第２無線通信回路は、環境発電回路を動力とするように構成されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
  8. 電力管理回路は、
    （１）ＳｏＣに入ってくるエネルギー量、
    （２）ＳｏＣに関連して蓄えられたエネルギー量、または
    （３）ＳｏＣによる電力消費量の割合
    の少なくとも１つに基づいて複数の動作モードから１つの動作モードを選択するように構成され、
    複数の動作モードは、第１動作モードおよび第２動作モードを含み、
    電力管理回路は、第１無線通信回路が動作するように第１動作モードが選択されたときに、第１無線通信回路に信号を送るように構成され、
    電力管理回路は、第２無線通信回路が動作するように第２動作モードが選択されたときに、第２無線通信回路に信号を送るように構成されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
  9. ＳｏＣは、第１トランジスタと第２トランジスタとを含み、
    第１無線通信回路は第１トランジスタに接続され、第１トランジスタは第１無線通信回路によって受信した電力をゲートで制御するように構成され、
    第２無線通信回路は第２トランジスタに接続され、第２トランジスタは第２無線通信回路によって受信した電力をゲートで制御するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
  10. システムオンチップ（ＳｏＣ）を備え、該システムオンチップは、
    電力供給回路と、
    電力供給回路に接続された電力管理回路と、
    ＲＦ信号を受信するように構成され、かつ電力供給回路および電力管理回路に接続された第１無線通信回路と、
    電力供給回路および電力管理回路に接続された第２無線通信回路とを含み、
    第１無線通信回路は、ＲＦ信号のダウンコンバージョンまたはＲＦ信号の検出の少なくとも一方の前に、１以下の正味の無線周波数（ＲＦ）電力利得を有し、
    該システムオンチップは、さらに第１メモリ回路部と第２メモリ回路部とを有し、
    第１メモリ回路部は閾値下電圧で動作するように構成され、第２メモリ回路部は閾値上電圧で動作するように構成され、
    ＳｏＣは、
    （１）信号がＳｏＣから送信されるとき、または
    （２）信号がＳｏＣで受信されるとき、
    の少なくとも一方のときに、第２メモリ回路部にアクセスするように構成されていることを特徴とする装置。
  11. 第１メモリ回路部は、閾値下電圧で動作し、閾値上電圧で動作しないように構成され、
    第２メモリ回路部は、閾値上電圧で動作し、閾値下電圧で動作しないように構成されていることを特徴とする請求項１０記載の装置。
  12. 第１メモリ回路部および第２メモリ回路部は、第１動作モードおよび第２動作モードを有したメモリ回路を形成し、
    メモリ回路は、メモリ回路が第１動作モードにあるときに第１メモリ回路部を動作させるように構成され、
    メモリ回路は、メモリ回路が第２動作モードにあるときに第２メモリ回路部を動作させるように構成されていることを特徴とする請求項１０記載の装置。
  13. 第１メモリ回路部および第２メモリ回路部は、第１動作モードおよび第２動作モードを有したメモリ回路を形成し、
    メモリ回路は、メモリ回路が第１動作モードにあるときに第１メモリ回路部を動作させて第２メモリ回路部を動作させないように構成され、
    メモリ回路は、メモリ回路が第２動作モードにあるときに第２メモリ回路部を動作させて第１メモリ回路部を動作させないように構成されていることを特徴とする請求項１０記載の装置。
  14. システムオンチップ（ＳｏＣ）を備え、該システムオンチップは、
    電力供給回路と、
    電力供給回路に接続された電力管理回路と、
    ＲＦ信号を受信するように構成され、かつ電力供給回路および電力管理回路に接続された第１無線通信回路と、
    電力供給回路および電力管理回路に接続された第２無線通信回路とを含み、
    第１無線通信回路は、ＲＦ信号のダウンコンバージョンまたはＲＦ信号の検出の少なくとも一方の前に、１以下の正味の無線周波数（ＲＦ）電力利得を有し、
    該システムオンチップは、さらに予測回路を含み、
    予測回路は環境発電回路から複数の状態信号を受信するよう構成され、前記複数の状態信号のうちの各状態信号は、複数の期間のうち１つの期間の間、環境発電回路によって発電されたエネルギー量を示し、
    予測回路はさらに電力管理回路に複数の状態信号に基づく予測信号を送信するように構成され、
    電力管理回路は予測信号に基づく電力消費レベルと関連するＳｏＣの動作モードを選択するように構成されていることを特徴とする装置。
  15. 電力管理回路は、
    （１）ＳｏＣに入ってくるエネルギー量、
    （２）ＳｏＣに関連して蓄えられたエネルギー量、または
    （３）ＳｏＣによる電力消費量割合
    の少なくとも１つに基づいて複数の動作モードから１つの動作モードを選択するように構成され、
    複数の動作モードは、第１動作モードおよび第２動作モードを含み、
    電力管理回路は、第１無線通信回路が動作するように第１動作モードが選択されたときに、第１無線通信回路に信号を送るように構成され、
    電力管理回路は、第２無線通信回路が動作するように第２動作モードが選択されたときに、第２無線通信回路に信号を送るように構成されていることを特徴とする請求項１４記載の装置。
  16. ＳｏＣは、第１無線通信回路と第２無線通信回路とを含み、
    電力管理回路は、第１動作モードおよび第２動作モードを含む複数の動作モードから１つの動作モードを選択するように構成され、
    電力管理回路は、第１動作モードが選択されたときに第１無線通信回路に第１信号を送信するように構成され、第１無線通信回路は第１信号に応答して作動され、
    電力管理回路は、第２動作モードが選択されたときに第２無線通信回路に第２信号を送信するように構成され、第２無線通信回路は第２信号に応答して作動されることを特徴とする請求項１４記載の装置。
  17. システムオンチップ（ＳｏＣ）を備え、該システムオンチップは、
    電力供給回路と、
    電力供給回路に接続された電力管理回路と、
    ＲＦ信号を受信するように構成され、かつ電力供給回路および電力管理回路に接続された第１無線通信回路と、
    電力供給回路および電力管理回路に接続された第２無線通信回路とを含み、
    第１無線通信回路は、ＲＦ信号のダウンコンバージョンまたはＲＦ信号の検出の少なくとも一方の前に、１以下の正味の無線周波数（ＲＦ）電力利得を有し、
    該システムオンチップは、さらに第１回路部と第２回路部とを有し、
    第１回路部は位相同期回路（ＰＬＬ）を形成して閾値下電圧で動作するよう構成され、第２回路部は電力管理回路を含むことを特徴とする装置。
  18. 第１回路部は、選択されたクロック周波数を有した信号を出力するように構成されていることを特徴とする請求項１７記載の装置。
  19. ＳｏＣは周波数ロックループ（ＦＬＬ）を形成する第３回路部を有し、ＳｏＣは第１回路部および第２回路部に接続され、第１回路部および第３回路部は選択されたクロック周波数を有した信号を出力するように構成され、
    ＳｏＣは、第１回路部の周波数を第３回路部にロックする能力または（／および）第３回路部の周波数を第１回路部にロックする能力を有し、
    ＳｏＣは、他の回路部が選択されたクロック信号を有した出力信号を維持している間に第１回路部または第３回路部の一方が低電力オフ状態におかれる動作モードをサポートすることを特徴とする請求項１７記載の装置。
  20. 第１回路部は動作周波数領域と関連し、
    ＳｏＣは、周波数ロックループ（ＦＬＬ）を形成し動作周波数領域と関連する第３回路部を有し、第３回路部は第１回路部および第２回路部に接続され、
    第１回路部および第３回路部は、第１回路部の動作周波数領域および第３回路部の動作周波数領域より大きな動作周波数領域に亘って動作可能に構成されていることを特徴とする請求項１７記載の装置。
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