KR20120085778A - 이중 웨이크 업을 갖는 비동기 송신 - Google Patents

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필립 앤드류 루드랜드
마울린 다얍하이 파텔
필립 안토니 제이미슨
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 비동기 동작 모드에서 수신을 제어하기 위한 장치, 방법, 및 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이며, 여기에서, 송신기는 웨이크 업 메시지 자체의 최대 길이 플러스 웨이크 업 메시지들 사이의 갭(gap)의 최대 길이보다 긴 길이의 확장된 프리엠블 시퀀스(extended preamble sequence)를 전달하여, 웨이크 업 명령들의 시퀀스 동안 턴 온하고(turn on), 웨이크 업 명령들을 검출하지 않는 수신기가, 그것이 설정된 구간 후에 제 2 시간에 다시 시도하면 프리엠블을 성공적으로 확실히 검출할 수 있다.

Description

이중 웨이크 업을 갖는 비동기 송신{ASYNCHRONOUS TRANSMISSION WITH DOUBLE WAKE UP}
본 발명은 신체 결합된 통신 신호들과 같은, 하지만 그것들에 제한되지 않는, 통신 신호들의 비동기 송신을 제어하기 위한 시스템, 장치, 방법, 및 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
신체-결합된 통신(Body-coupled communications: BCC) 또는 신체 기반의 통신은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)의 802.15.6 태스크 그룹(Task Group)에 의해 표준화된 것으로서 신체 영역 네트워크들(body area networks:BANs)에 대한 기초로서 라디오 주파수(RF) 통신에 대한 유망한 대안으로서 제안되었다. BCC는 인간 또는 동물의 신체에 또는 근접한 복수의 디바이스들 간의 정보의 교환을 허용한다. 이것은 신체 표면 상의 낮은 에너지 전기장들의 용량성 또는 갈바닉 결합(capacitive and galvanic coupling)에 의해 달성될 수 있다. 신호들은 공기를 통하는 대신에 신체 상에서 전달된다. 그와 같이, 통신은, 많은 보다 큰 영역이 커버되는, RF 통신에 대조적으로 신체에 근접한 영역에 국한된다. 그러므로, 통신은 신체에 놓이거나, 그것에 접속되거나, 그것에 근접하게 위치되는 디바이스들 사이에서 가능하다. 또한, 보다 낮은 주파수들이 적용될 수 있고, 이어서, 통상적으로 RF 기반의 낮은 범위 통신들에 있으므로, 그것은, BAN들 또는 개인 영역 네트워크들(personal area networks: PANs)의 저비용이고 낮은 파워 구현들을 위해 도어(door)를 오픈한다. 그래서, 인간 신체는 통신 채널로서 이용되어, 통신이 BANs(예를 들면, 지그비(ZigBee) 또는 블루투스 시스템들)용으로 일반적으로 이용되는 표준 라디오 시스템들에서보다 훨씬 낮은 파워 소모로 일어날 수 있다. BCC가 일반적으로 신체에 근접하여 적용되므로, 그것은 접촉 또는 근접에 기초한 새롭고 직관적인 신체 디바이스 인터페이스들(intutive body-device interfaces)을 실현하는데 이용될 수 있다. 이것은 식별 및 보안 분야에서 많은 애플리케이션들에 대한 가능성들을 만든다.
BCC는 기술적으로, 예를 들면, 신용 카드 또는 신체에 인접하여 부착되거나 착용되는 또 다른 적합한 디바이스에 통합되는 작은 신체 착용 태그(body-worn tag)에 의해 생성되는 전기장들에 의해 구현될 수 있다. 이 태그는 용량적으로 또는 갈바닉적으로, 신체에 낮은 파워 신호를 결합시킨다. 때때로, 이 신체 결합 통신은 "니어-필드 인트라-신체 통신(near-field intra-body communication)"으로서 언급된다. BCC는 인간 신체에 또는 그 근처의 전자 디바이스들로 하여금 인간 신체 자체를 경유하는 용량적 또는 갈바닉 결합을 통해 디지털 정보를 교환하도록 허용하는 무선 기술이다. 정보는 신체 상에 용량적으로 또는 갈바닉적으로 결합하는 아주 작은 전류들 및 전기장을 변조함으로써 송신된다. 신체는 신체 신장된 수신기에 아주 작은 신호를 전도시킨다. 그 환경(공기 및/또는 접지(earth ground))은 송신되는 신호에 대한 리턴 경로(return path)를 제공한다.
도 1은, 데이터 신호들이 신체 근처 또는 그 위에 놓이는 결합기들을 통해 송신되는, 예시적인 신체 통신 시스템 구조를 도시한다. 이들 결합기들은 갈바닉적으로 또는 용량적으로 데이터 신호를 신체에 송신한다. 도 1의 예에서, 하나의 결합기 또는 전극은 접지 전위(GND)를 제공하고, 다른 결합기 또는 전극은 신호(S)를 송신/수신하는데 이용된다. 특히, 인간의 팔을 통한 송신기(TX)(100)로부터 수신기(RX)(200)로의 송신이 도시된다. 일반적으로, 모든 노드(node)는 원리적으로, 송신기 및 수신기 둘 모두, 즉 트랜시버(TRX)로서 작용할 수 있고, 통신은 신체 상의 어디에서나 일어날 수 있다.
MAC(Medium Access Control) 프로토콜과 같은, 통신 프로토콜은 공유된 채널들을 통해 송신 관련 동작들을 조정하고, 우선순위 구동된 대역폭 할당들(priority driven bandwidth allocations)을 지원하는, 동기 모드(sybchronous mode), 및 비동기 모드를 포함할 수 있다. 비동기 모드는 기본적으로, 매우 낮은 파워 동작을 지원하도록 의도된다. 이 모드에서, 디바이스들은 그들의 대부분의 기간을 슬리핑(sleeping)하는데 보내고, 잠재적으로는 작은 형성 팩터 배터리(small form factor battery)로부터 긴 동작 수명을 얻는다. 디바이스들은 주기적으로, 그들의 웨이크 업 스케줄에 따라 매체(medium)를 청취한다.
에이. 엘-호이디(A. El-Hoiydi) 등의, 미국 캘리포니아, 로스앤젤리스, 1003, 2003년 11월 5~7일, 센시스(SenSys), "와이즈NET 무선 센서 네트워크를 위한 와이즈MAC, 매우 낮은 파워 MAC 프로토콜(WiseMAC, an Ultra Low Power MAC Protocol for the WiseNET Wireless Sensor Network)"은 활성(activity)을 체크하기 위해 매체를 일정하게 샘플링하여 구형되는 수신기 측을 위한 프리엠블 샘플링을 개시한다. 이 배경에서, 매체를 샘플링하는 것은 짧은 지속기간, 예를 들면, 변조 심볼의 지속기간 동안 라디오 채널을 청취하는 것을 의미하도록 의도된다. 네트워크에서, 모든 노드들은 실제 트래픽에 무관하게 동일한 일정 기간으로 매체를 샘플링한다. 그것들의 샘플링 스케줄 오프셋들(sampling schedule offsets)은 독립적이다. 매체가 비지(busy)로 밝혀지면, 수신기는, 데이터 패킷이 수신될 때까지 또는 매체가 다시 유휴(idle)로 될 때까지 계속 청취한다. 송신기에서, 프리엠블의 확장된 기간은, 메시지의 데이터 부분이 도달할 때까지 수신기가 깨어남을 보장하기 위해 모든 메시지의 정면에서 송신된다. 프리엠블은 송신시에 또는 수신기에 파워 소모 오버헤드(power consumption overhead)를 소개한다. 이 오버헤드를 최소화하기 위해, 센서 노드들은 그것들의 바로 이웃들과 그것들 자신 간의 오프셋을 학습한다(learn). 목적지의 샘플링 스케줄을 알면, 센서 노드들은 최소화된 길이의 프리엠블로 정확한 시간에 메시지들을 전달한다.
하지만, 낮은 파워, 낮은 듀티 사이클 네트워크(duty cycle network)에서, 대부분의 디바이스들이 대부분의 그것들의 시간을, 수신 및 때로는 송신만을 하는데 소모하는 것이 통상적이다. 수신기는, 그것이 송신되면, 프리엠블을 확실히 듣기(hear)에 충분히 오픈하여 청취해야 한다. 수신 유휴 청취 시간(reception idle listening time)을 감소시키는 것은 배터리 수명을 위해 중요하다.
본 발명의 목적은, 특히 비동기 동작 모드들에서 디바이스들을 수신하기 위한 파워 효율적인, 개선된 송신 시스템을 제공하는 것이다.
이 목적은 청구항 제 1 항 및 제 7 항에 청구된 바와 같은 장치, 청구항 제 10 항에 청구된 바와 같은 방법, 청구항 제 11 항에 청구된 바와 같은 컴퓨터 프로그램 제품, 및 청구항 제 13 항에 청구된 바와 같은 시스템에 의해 달성된다.
따라서, 송신기는 정보의 거의 일정한 시퀀스(예를 들면, 웨이크 업 패킷들(WUPs)의 시퀀스)를 전달하고, 각각의 정보는 미리 결정된 정보(예를 들면, 프리엠블)에 의해 선행된다. 정보는 필연적으로 웨이크 업 특정(wake up specific)이어야 하는 것은 아니다. 유니캐스트 데이터(unicast data)에 대해, 데이터 패킷들을 반복적으로 송신하기가 보다 용이할 수 있다. WUP 패킷들은 종종 양호하고, 그것들이 애플리케이션 데이터를 포함하지 않기 때문에 작을 수 있는 이점을 갖는다. 수신기는 이제 극히 짧은 시간 동안에만, 미리 결정된 정보를 체크할 수 있고, 미리 결정된 정보가 검출되는 경우에, 수신기는 전체 웨이크 업 정보에 대해 머무르고(stay), 청취한다. 그렇지 않으면, 미리 결정된 정보가 검출되지 않는 경우에, 수신기는, 제 1 체크가 제 1 웨이크 업 정보 기간 동안 또는 두 개의 웨이크 업 메시지들 간의 갭(예를 들면, 청취 슬롯(listening slot)) 동안 실행되는 경우에, 프리엠블을 검출하기 위해서 짧은 순간 후에, 체크를 반복한다.
그래서, 지수적으로 낮은 파워 소모는, 또 다른 노드가 그것을 웨이크 업하도록 시도하는지 아닌지를 체크하기 위해, 수신기 또는 수신 노드로 하여금 최대 가능한 "수신기 상의(receiver on)" 시간을 이용하도록 허용하는 메커니즘을 생성함으로써 달성된다. 이것을 달성하기 위해, 송신기 또는 송신 노드는 웨이크 업 메시지들의 거의 일정한 시퀀스를 송신할 수 있다. 사실, 수신기로 하여금 그것이 깨어남을 인식하도록 허용하기 위해, 웨이크 업 메시지들은 그것들 간에 작은 지연을 갖는다. 전체 메시지가 수신되기에 충분히 오랫동안 대기하는 것보다, 미리 결정된 정보(예를 들면, 메시지의 시작에서의 프리엠블 또는 동기화 시퀀스)의 존재 또는 부재를 체크하는 것이 훨씬 더 빠르다. 송신기는, 웨이크 업 명령들의 시퀀스 동안 턴 온하고, 웨이크 업 명령들을 검출하지 않는 수신기가, 그것이 미리 결정된 제 2 시간 기간 후에 제 2 시간에 다시 시도하면, 프리엠블을 성공적으로 확실히 검출할 수 있도록, 웨이크 업 정보 자체의 최대 길이 플러스 웨이크 업 메시지들 간의 갭의 최대 길이보다 긴 길이의 확장된 시퀀스로서 미리 결정된 정보를 전달할 수 있다. 그러므로, 이 방식은 웨이크 업 스케줄의 한 사이클 내에서 "이중 웨이크 업"으로서 고려될 수 있다.
프리엠블을 빠르게 체크하기 위한 두 번의 웨이크 업이 전체 메시지의 지속기간 동안 청취하고, 한 번의 웨이크 업보다 실질적으로 보다 효과적임이 판명된다.
제 1 양태에 따라, 미리 결정된 제 3 시간 기간(즉, 이중 웨이크 업의 제 2 웨이크 업 기간)은 실질적으로, 미리 결정된 제 1 시간 기간과 동일한 길이를 갖는다. 이 조치는, 웨이크 업 메시지들이 송신되지 않은 경우에, 수신기 파워가, 중간 슬립 시간(intermediate sleep period)에 대해 평균되는, 두 개의 웨이크 업 체크들을 요구한다는 이점을 제공한다.
제 1 양태와 조합될 수 있는 제 2 양태에 따라, 적어도 하나의 타이머가 미리 결정된 제 1 내지 제 3 시간 기간들 중 적어도 하나를 카운트(count)하기 위해 제공될 수 있다. 타이머 또는 타이머 기능을 제공함으로써, 미리 결정된 시간 기간들은 시간 유연성을 유지하기 위해 쉽게 설정 및 수정될 수 있다.
제 1과 제 2 양태들 중 어느 하나와 조합될 수 있는 제 3 양태에 따라, 데이터 송신이 의도되는 수신기를 나타내는 것으로, 미리 결정된 정보 후에 송신되는 정보를 검출하기 위해 검출기가 적응될 수 있다. 그에 의해, 선택적인 송신이 구현될 수 있고, 관련된 페이로드 부분(payload portion)의 수신은, 그것이 수신기에 의해 의도되지 않으면, 억제될 수 있다. 제안된 솔루션이 또한, 직접적으로 전달되고, 미리 결정된 정보(예를 들면, 프리엠블)에 후속하는 것으로서 특정되지 않은 웨이크 업 정보인 데이터와 함께 이용될 수 있음이 언급된다.
제 1 내지 제 3 양태들 중 어느 하나와 조합될 수 있는 제 4 양태에 따라, 미리 결정된 제 2 시간 기간의 길이는 실질적으로, 웨이크 업 정보의 길이와 같다. 이것은, 수신기가 프리엠블을 검출하면, 그것이, 보다 긴 프리엠블이 이용되는 경우보다 지연이 거의 없는 그것의 "레디(ready)" 메시지를 전달할 수 있다는 이점을 제공한다.
제 1 내지 제 4 양태들 중 어느 하나와 조합될 수 있는 제 5 양태에 따라, 검출기는 수신된 에너지의 레벨을 체크함으로써 수신된 신호를 검출하도록 구성될 수 있다. 그에 의해, 수신기에서의 에너지 소모는, 수신기가 실제로 신호를 수신할 때에만 이중 웨이크 업 과정을 시작함으로써 추가로 감소될 수 있다. 하나 이상의 에너지 레벨 체크가 필수적인 경우에도, 제 1 에너지 체크가 두 개의 웨이크 업 프레임들 간의 갭의 바로 그 순간에 일어날 수 있기 때문에, 각각의 체크는, 채널 상에 에너지가 존재하지 않으면, 정상보다 빠르게 중단될 수 있다. 프리엠블 체크는, 프리엠블이 신뢰할 수 있게 검출될 수 있기 전에, 적은 수의 물리적인 계층 심볼들(physical layer symbols)(아마도 2 내지 4)을 취한다.
장치가 임의 종류의 데이터 패킷들에 대한 수신기 또는 트랜시버에서 제공될 수 있고, 이산 하드웨어 성분들(discrete hardward components)을 갖는 이산 하드웨어 회로로서, 통합된 칩으로서, 칩 모듈들의 배치로서, 또는 소프트웨어 루틴(software rountine)에 의해 제어되는 디바이스 또는 칩 또는 메모리에 저장되고, 컴퓨터 판독가능한 매체 상에 기록되거나, 인터넷과 같은 네트워크로부터 다운로드되는 프로그램을 처리하는 신호로서 구현될 수 있음이 언급된다.
추가적인 이로운 실시예들이 아래에서 규정된다.
본 발명은 첨부 도면들을 참조하여 실시예들에 기초해서 예로써 설명된다.
도 1은 BCC 시스템의 개략적인 전극 장치를 도시하는 도면.
도 2는 제 1 실시예에 따르는 수신기의 개략적인 블록도.
도 3은 제 2 실시예에 따르는 웨이크 업 제어 프로세싱의 개략적인 흐름도.
도 4a 내지 도 4c는 실시예들에 따르는 송신기와 수신기 간의 송신 및 파워 이용을 나타내는 예시적인 도면들.
본 발명의 다양한 실시예들은 BAN들에서 비동기 송신을 위한 송신기 및 수신기 프로세싱에 기초하여 설명된다. 하지만, 실시예들과 연계하여 아래에서 설명되는 세부사항들이 신체-상의 통신들(on-body communications) 및 신체-내 통신들(in-body communications) 둘 모두에 적용될 수 있음이 언급된다. 물론, 본 발명은 또한, 초기에 언급된 특정 애플리케이션들에 관련되지 않은 다른 유형들의 통신들에 적용될 수 있다.
다음의 실시예들에 따라, 낮은 수신기 파워 소모는, 또 다른 노드가 수신기를 웨이크 업하도록 시도하는지 아닌지를 체크하기 위해 요구되는 "수신기 상의" 시간들을 최소화함으로써 달성될 수 있다. 이것은 웨이크 업 메시지들(예를 들면, WUPs)의 거의 일정한 시퀀스를 송신하는 송신 노드(예를 들면, 도 1에서 송신기(100))를 가짐으로써 달성될 수 있다. 사실, 수신 노드(예를 들면, 수신기(200))로 하여금, 그것이 깨어남을 인식하도록 허용하기 위해, 웨이크 업 메시지들은 그것들 간의 작은 지연들을 가져야 한다. 전체 웨이크 업 메시지가 수신되기에 충분히 오랫동안 대기하는 것보다 프리엠블(즉, 메시지의 시작에서 동기화 시퀀스)의 존재 또는 부재를 체크하기에 훨씬 더 빠르다는 것이 밝혀졌다. 실시예들에서, 송신 노드는, 웨이크 업 메시지들 또는 명령들의 시퀀스 동안 턴 온하고, 웨이크 업 명령들을 검출하지 않는 수신기가, 그것이 설정된 구간 후에 제 2 시간에 다시 시도하면, 프리엠블을 성공적으로 확실히 검출할 수 있도록, 웨이크 업 메시지 콘텐트(wake up message content)의 최대 길이 플러스 웨이크 업 메시지들 간의 갭의 최대 길이보다 긴 길이의 확장된 프리엠블 시퀀스를 전달한다.
도 2는 제안된 웨이크 업 제어 과정을 위해 이용되는 수신기 프로세싱 블록들을 개략적으로 도시한다. 본 발명들에 관련되지 않은 다른 부분들 또는 블록들이 간략화의 이유로 생략되었음이 언급된다.
통신 신호들 또는 데이터는, 시그널링 제어 기능(signaling control function) 또는 회로(SC)(230)가 적절한 통신 프로토콜(들)에 따라 통신 신호들 또는 데이터를 프로세스하고 생성하도록 접속되는, 트랜시버(TRX)(220)를 통해 BAN에 송신되거나 그것으로부터 수신된다. 또한, 검출기 기능 또는 회로(D)(240)는, 웨이크 업 메시지의 수신을 나타내는 임의의 미리 결정된 정보의 수신에 대해 TRX(220)의 출력을 체크하기 위해 제공된다. 본 실시예에서, 이 미리 결정된 정보는 임의의 매칭(matching) 또는 상관 프로세스에 의해 검출될 수 있는 미리 규정된 프리엠블 시퀀스를 포함한다. 검출기 회로(240)의 검출 결과는, 예를 들면, 파워 세이브 목적들을 위해, TRX(220)의 웨이크 업 동작을 제어하는데 책임이 있는 웨이크 업 프로세서, 제어 회로, 또는 제어기(WUC)(250)에 공급되거나 그것에 의해 액세스될 수 있다. 웨이크 업 제어기는 메모리(도시되지 않음)에 저장된 소프트웨어 루틴들에 의해 제어되는 중앙 프로세싱 유닛으로서 구현될 수 있다. 검출기 회로(240)는 개별 엔티티(entity)로서 제공되거나, 웨이크 업 제어기(250)의 통합된 기능일 수 있다.
웨이크 업 제어기(250)는 적어도, 상기 검출기 회로(240)로부터 얻어진 검출 결과 및 웨이크 업 스케줄에 응답하여 활성 상태(웨이크 상태)와 불활성 상태(슬립 상태) 사이의 TRX(220)의 수신 부분을 스위치한다. 부가적으로, 웨이크 업 제어기(250)에는, 각각의 제 1 및 제 2 타이머 기능들 또는 회로들(T1, T2)(252, 254)에 의해 생성되는 타이밍 신호들(t1, t2)이 제공될 수 있고, 여기에서, 제 1 타이밍 신호(t1)는 미리 결정된 프리엠블 시퀀스가 수신되는지를 체크하는데 이용되는 짧은 웨이크 업 기간을 규정하고, 제 2 타이밍 신호(t2)는 TRX(220)의 파워 소모를 최소화하기 위해 짧은 웨이크 업 기간에 바로 이어지는 미리 설정된 슬립 기간을 정의한다. 타이머 회로들(252, 254)은 웨이크 업 및 슬립 기간들을 변경하기 위해 제어가능할 수 있고, 그리고/또는 요구된 카운팅 기능들을 제공하는 단일의 타이머 회로로서 배치될 수 있다. 또한, 그것들은 웨이크 업 제어기(250)의 동작들을 제어하는데 이용되는 소프트웨어 루틴들로서 구현될 수 있다.
제 1 실시예에서, 웨이크 업 제어기(250)는 제어 신호(c)에 의해 제 2 타이머 회로(254)의 시작을 제어한다.
아래에서, 웨이크 업 제어기(250)에 의한 이중 웨이크 업 제어가 보다 상세히 설명된다.
관심있는 BAN 송신기의 송신기는 웨이크 업 메시지들(예를 들면, WUPs)의 거의 일정한 시퀀스를 전달하고, 각각의 웨이크 업 메시지들은 프리엠블에 후속한다. 웨이크 업 스케줄에 기초하여, 웨이크 업 제어기(250)는 TRX(220)의 수신기 또는 수신 동작을 활성시키고, 제 1 타이머 회로(252)의 타이머 동작을 트리거한다. 그러므로, 검출기 회로(240)는, 제 1 타이머(252)에 의해 카운트되는 짧은 시간 기간 동안, 수신된 신호에서 프리엠블을 체크한다. 검출기(240)가, 프리엠블이 검출되었음을 나타내는 경우에, 웨이크 업 제어기(250)는 전체 웨이크 업 메시지를 청취하기 위해 머무르도록 TRX(220)의 수신기를 제어한다.
그렇지 않으면, 검출기 회로(240)가 수신된 신호에서 임의의 프리엠블을 검출하지 못하면, 웨이크 업 프로세서(250)는 TRX(220)의 수신기를 활성해제하고, 제 1 타이머 회로(252)에 의해 카운트되고 제 1 타이밍 신호(t1)에 의해 시그널되는 초기 시간 기간의 종료 직후에 중간 슬립 기간을 카운트하기 시작하도록 제어 신호(c)에 의해 제 2 타이머 회로(254)를 제어한다. (제 2 타이밍 신호(t2)에 의해 시그널되는 것으로서) 중간 슬립 기간의 종료 직후에, 웨이크 업 제어기(250)는 수신기를 재활성화시키고, 웨이크 업 메시지 페이로드 동안 또는 두 개의 웨이크 업 메시지들 간의 청취 슬롯 동안, 제 1 체크가 실행된 경우에, 프리엠블을 검출하기 위해서, 짧은 순간 후에 프리엠블 체크를 반복하도록 제 3 타이머 동작을(예를 들면, 제 1 타이머 회로(252) 또는 부가적인 제 3 타이머 회로(도시되지 않음)에 의해 다시) 시작한다.
송신기(예를 들면, 도 1의 송신기(100))의 송신 스케줄은, 프리엠블의 길이가 웨이크 업 메시지의 최대 길이 플러스 임의의 중간 갭(예를 들면, 청취 슬롯)의 최대 길이와 같도록 설정될 수 있다.
송신되는 웨이크 업 메시지들이 존재하지 않을 때, 중간 슬립 기간에 대해 평균되는, 상기 이중 웨이크 업 체크를 위해 요구되는 수신 파워는 감소된다.
물론, 프리엠블이 검출기 회로(240)에 의해 검출되면, TRX(220)의 수신기는, 웨이크 업 메시지가 수신될 때까지 활성된채로 유지된다. 이것은 통상적으로, 특히 다른 노드들의 웨이크 업 사이클들을 트랙(track)하기 위해 메커니즘들을 갖는 MAC 프로토콜로 인해, 낮은 듀티 사이클 네트워크(duty cycle network)에서 단지 작은 퍼센티지의 경우들로 일어난다.
추가적인 파워 세이브들이 수신 채널 상의 라디오 주파수 에너지의 존재 또는 부재에 대해 검출기 회로(240)를 체크하게 함으로써 가능하다는 것에 유의해야 한다. 이것은 프리엠블을 청취하는 것보다 빠르게 행해지며, 그래서, 파워 소모의 추가적인 감소를 야기할 수 있다. 즉, 채널 상에 에너지가 존재하지 않으면, 웨이크 업 제어기(250)는 임의의 웨이크 업 과정을 시작할 필요가 없으며, 어느 것도 송신하지 않는다. 그럼에도 불구하고, 웨이크 업 제어기는, 제 1 웨이크 업 기간이 짧은 기간에 대해 채널 상에 에너지가 존재하지 않는 동안, 두 개의 웨이크 업 명령들 간의 갭으로 되는 경우에, "이중 웨이크 업" 제어를 실행해야 할 수도 있다.
도 3은 제 2 실시예에 따르는 웨이크 업 제어 과정을 개략적으로 도시한다. 이 과정은 도 2의 웨이크 업 제어기(250)에서 구현될 수 있다.
도 3의 과정은 웨이크 업 스케줄의 모든 사이클 동안 생성될 수 있는 웨이크 업 트리거에 의해 시작되거나 트리거링된다.
단계 S101에서, 수신기는 활성되거나 웨이크 업되고, 웨이크 업 메시지 또는 명령의 프리엠블에 대한 체크는 프리엠블을 검출하기에 충분히 작은 시간 기간 동안 실행된다. 단계 S102에서, 프리엠블이 작은 체킹 기간(small checking period) 동안 검출되는지가 체크된다.
단계 S102에서, 프리엠블이 검출되지 않았다고 결정되면, 그 과정은 단계 S103으로 계속되고, 수신기는 턴 오프된다. 이어서, 단계 S104에서, 중간 대기 기간은, 송신되는 경우 프리엠블이 이 대기 기간 후에 수신됨을 보장하기 위해 미리 결정된 길이로 소개된다. 따라서, 후속 단계 S105에서, 수신기는 프리엠블에 대해 제 2 시간을 체크하기 위해 작은 시간 기간 동안 다시 재활성되거나 웨이크 업된다. 단계 S106에서, 프리엠블이 이제 검출되었는지가 체크된다. 프리엠블이 다시 검출되지 않으면, 수신기는 단계 S107에서 턴 오프되고, 과정은 여기에서 종료한다. 웨이크 업 스케줄의 다음 사이클에서, 그 과정은 웨이크 업 트리거로 다시 시작될 수 있다.
단계 S102 또는 S106에서, 프리엠블이 제 1 또는 제 2의 작은 웨이크 업 기간에 검출되었다고 결정되면, 그 과정은 단계 S108로 브랜치(branch)하고, 수신기는 후속하여 송신되는 웨이크 업 정보(예를 들면, WUP)를 수신하도록 활성된채로 유지된다. 이어서, 단계 S109에서, 알려진 데이터 송신(announced data transmission)이 이 수신기에 대해 의도되는지, 그리고 데이터가 이 노드에서 처리되도록 이용가능한지가 체크된다. 아니오이면, 그 과정은 수신기가 턴 오프되는 단계 S107로 브랜치한다.
단계 S109에서, 알려진 데이터 송신이 이 수신기에 대해 의도됨이 결정되면, 그 과정은 단계 S110으로 계속되고, 수신을 위한 준비는, 데이터 송신을 알린 송신기에 시그널링된다. 이어서, 단계 S111에서, 데이터 수신 프로세스가 시작된다. 마지막으로, 그 과정은 단계 S107로 브랜치하고, 수신기는 턴 오프된다.
도 4a 내지 도 4c는 상이한 시나리오들에서 상기 실시예들에 따르는 송신기(Tx)와 수신기(Rx) 간의 송신 및 파워 이용을 나타내는 예시적인 도면을 도시한다. 이들 도면들의 상부는 송신기로부터 수신되는 신호 시퀀스를 도시하고, 도면들의 하부의 바들(bars)은 수신기에서 깨는 상태 기간들(wake state periods)을 나타낸다. 아래쪽 화살표들은 수신기에 의한 데이터 수신을 나타내고, 위쪽 화살표들은 수신기에서 송신기로의 데이터 송신을 나타낸다.
이들 예들에서, 두 개의 짧은 웨이크 업 기간들(TRXPRE)은 단지 0.93ms로 설정되고, 중간 슬립 기간은 대략적으로, 통상적인 낮은 파워 라디오 기술에 대한 도면들에 따라 물리적인 계층(physical layer)(PHY)의 명세들(specifications)에 대응하는, WUP의 길이(TWUP = 5.8ms)로 설정된다. 웨이크 업 사이클(TWUC = 2s)이라고 가정하면, 이것은 단지 0.09%의 유휴 수신 파워 비(idle reception power ratio)를 야기한다. 물론, 다른 길이들이 이용될 수 있고, 실시예들은 이들 도면들에 제한되지 않는다.
도 4a는, 알려진 데이터 송신이 본 실시예의 수신기를 위해 의도되지 않고, 약간 다른 노드에 대해 의도되고, 결국, 데이터 수신이 시작되지 않는 시나리오에 관련된다. 제 1 짧은 웨이크 업 기간이 수신기에서 활성될 때, 송신기는 프리엠블이 검출되지 않도록, WUP를 송신한다. 그러므로, 수신기는 시간 기간(TWUP) 동안 중간 슬립 상태로 설정되고, 어이서, 제 2 웨이크 업 기간이 시작된다. 중간 슬립 기간이 WUP 길이에 대응한다는 사실로 인해, 제 2 웨이크 업 기간은 프리엠블 송신 기간과 일치한다. 결국, 프리엠블에 대한 간단한 체크는 긍정으로(positive) 판명되고, WUP 수신은, 전체 WUP가 수신될 때까지(프레임에서 초기에 길이 필드의 존재 때문) 지속한다. 따라서, 수신기가 이 시나리오에서 이 제 2 웨이크 업 동안 턴 온되는 평균 시간(mean average time)은 총 1.5 배 TWUP이다. 최상의 경우는, 그것이 시간에 겨우 맞춰서 웨이크 업하고, TWUP 동안 머무르는 것이며, 가장 나쁜 경우는, 그것이 프리엠블의 시작에서 바로 턴 온하고, 2*TWUP 동안 머무르는 것이다. TWUP와 2*TWUP의 평균은 1.5*TWUP이다. 알려진 데이터 송신이 이 수신기 또는 노드에 대해 의도되지 않는다고 검출됨에 따라, 수신기는 활성해제되고, 그 과정은 TWUC 후의 다음 웨이크 업 사이클의 시작으로 다시 시작한다.
도 4b는, 데이터 송신이 진행중이거나 계류중이지 않는 시나리오에 관련된다. 결국, 제 1 짧은 웨이크 업 기간이 수신기에서 활성될 때, 프리엠블이 검출되지 않는다. 그러므로, 수신기는 시간 기간(TWUP) 동안 중간 슬립 상태로 설정되고, 이어서, 제 2 웨이크 업 기간이 시작된다. 다시, 프리엠블이 검출될 수 없고, 수신기는 제 2 짧은 웨이크 업 기간(TRXPRE) 후 및 다음 스케줄된 웨이크 업 과정 때까지 활성해제된다. 결국, 총 웨이크 업 기간이 단지 2배의 TRXPRE에 이른다. 이 시나리오가 지금까지 아주 낮은 파워 디바이스에 대해 가장 일반적인 경우라고 여겨진다.
도 4c는, 알려진 데이터 송신이 실시예의 수신기를 위해 의도되고, 결국 데이터 수신이 시작되는 시나리오에 관련된다. 제 1 짧은 웨이크 업 기간이 수신기에서 활성될 때, 송신기는 다시, 프리엠블이 검출되지 않도록, WUP를 송신한다. 그러므로, 수신기는 시간 기간(TWUP) 동안 중간 슬립 상태로 설정되고, 이어서, 제 2 웨이크 업 기간이 시작된다. 중간 슬립 기간이 WUP 길이에 대응한다는 사실로 인해, 제 2 웨이크 업 기간은 프리엠블 송신 기간과 일치하고, 그러므로, 프리엠블이 검출될 수 있다. 결국, WUP 수신은, 전체 WUP가 수신될 때까지 다시 활성된다. 알려진 데이터 송신이 이 수신기 또는 노드에 대해 의도된다고 검출됨에 따라, 트랜시버는 활성된채로 유지되고, 수신을 위한 준비는 예를 들면, 레디(READY) 메시지로 송신기 쪽으로 수신기에 의해 시그널링된다. 여기에 응답하여, 송신기는 이용가능한 데이터를 송신하고, 완전한 수신 후에, 수신기는, 데이터가 정확하게 수신되면, 인식(ACK)으로 응답한다. 수신기는, 뒤따르는 데이터가 더 이상 존재하지 않을 때까지 활성으로 유지된다. 이어서, 수신기는 다시 활성해제되고, 웨이크 업 과정은, TWUP 후의 다음 웨이크 업 사이클의 시작으로 다시 시작한다.
하지만, 상기 웨이크 업 프로세싱 및 제어기가, 수신기 디바이스들이 웨이크 업 제어 기능을 갖는 비동기 동작 모드들에서 동작되는 임의의 송신 시스템에 적용될 수 있음이 언급된다. 또한, 상기 실시예들에서, 데이터는 임의의 선행하는 웨이크 업 정보 없이 직접 전달될 수 있다. 이어서, 검출된 웨이크 업 신호가 관심있는 수신기로 향하게 되는지에 대한 질문이 데이터 자체에 기초하여 결정된다. 상기 실시예들의 특정 구현들은, 예를 들면, 스포츠 성과 모니터링(sports performance monitoring), 활력 징후 모니터링(vital signs monitoring), 질병 모니터링, 또는 인/온 신체 센서(in/on body sensor)/약물 전달 시스템들을 포함하는, 의학 임플란트(medical implants)와 외부 장비 사이 및 BAN들에서의 통신이다.
요약하면, 본 발명은 비동기 동작 모드에서 수신을 제어하기 위한 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이며, 여기에서 송신기는, 웨이크 업 명령들의 시퀀스 동안 턴 온하고, 웨이크 업 명령들을 검출하지 않는 수신기가 그것이 설정된 구간 후에 제 2 시간에 다시 시도하면 프리엠블을 성공적으로 확실히 검출할 수 있도록, 웨이크 업 메시지 자체의 최대 길이 플러스 웨이크 업 메시지들 간의 갭의 최대 길이보다 긴 길이의 확장된 프리엠블 시퀀스를 전달한다.
본 발명이 도면들 및 상세한 설명에서 상세히 도시 및 설명되었지만, 그러한 도시 및 설명은 예시적이거나 제한적이지 않은 것으로 고려되어야 한다. 본 발명은 개시된 실시예들에 제한되지 않는다. 본 발명의 개시를 판독하여, 다른 수정들은 기술분야의 당업자들에게 명백하다. 그러한 수정들은 기술분야에 이미 알려져 있으며, 여기에서 이미 설명되는 특징들 대신에 또는 그것들에 부가하여 이용될 수 있는 다른 특징들을 포함할 수 있다.
개시된 실시예들에 대한 변형들은 도면들, 개시 및 첨부된 도면들의 학습으로부터 기술분야의 당업자들에 의해 이해되고 영향을 받을 수 있다. 청구범위에서, 단어 "포함하는"은 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않으며, 부정관사 "a" 또는 "an"은 복수의 요소들 또는 단계들을 배제하지 않는다. 단일의 프로세서 또는 다른 유닛은 예를 들면, 대응하는 소프트웨어 루틴들에 기초하여, 도 3과 연계하여 설명되는 바와 같이, 적어도 웨이크 업 과정의 기능들을 실행할 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 광학 저장 매체 또는 다른 하드웨어의 일부로서 또는 그것과 함께 공급되는 고체 매체와 같은 적절한 매체 상에 저장/분배될 수 있지만, 또한 인터넷 또는 다른 유선 또는 무선 전자통신 시스템들을 통해서와 같이, 다른 형태들로 분배될 수 있다. 임의의 조치들이 서로 다른 종속청구항들에서 언급된다는 사실은, 이들 조치들의 조합이 평균하는데 이용될 수 없음을 나타내지 않는다. 청구범위에서 임의의 도면번호들은 그것들의 범위를 제한하는 것으로서 고려되지 않는다.
100: 송신기 200: 수신기
220: 트랜시버 230: 시그널링 제어 기능 또는 회로
240: 검출기 회로 250: 웨이크 업 제어기
252, 254: 타이머 회로

Claims (13)

  1. a) 웨이크 업 사이클(wake up cycle) 동안 미리 결정된 제 1 시간 기간에 대해 수신기(220)를 활성시키기 위한 웨이크 업 제어기(250); 및
    b) 상기 미리 결정된 제 1 시간 기간 동안 상기 수신기(220)에 의해 수신되는 신호에서 미리 결정된 정보를 검출하기 위한 검출기(240)로서, 상기 미리 결정된 정보는 데이터 송신을 알리는데 이용되는, 상기 검출기(240)를 포함하고,
    c) 상기 웨이크 업 제어기(250)는, 상기 미리 결정된 정보가 상기 미리 결정된 제 1 시간 기간 동안 상기 검출기(240)에 의해 검출되지 않으면, 상기 미리 결정된 제 1 시간 기간에 바로 후속하는 미리 결정된 제 2 시간 기간에 대해 상기 수신기(220)를 활성해제하고(deactivate), 상기 웨이크 업 사이클 내의 상기 미리 결정된 제 2 시간 기간에 바로 후속하는 미리 결정된 제 3 시간 기간에 대해 상기 수신기(220)를 재활성시키기(reactivate)도록 구성되고,
    d) 상기 미리 결정된 제 2 시간 기간은, 상기 미리 결정된 정보가, 그것이 송신되지만, 상기 미리 결정된 제 1 시간 기간에서 검출되지 않으면, 상기 미리 결정된 제 3 시간 기간에 있게 됨을 보장하도록 선택되는, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 제 3 시간 기간은 상기 미리 결정된 제 1 시간 기간과 실질적으로 동일한 길이를 갖는, 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 제 1 내지 제 3 기간들 중 적어도 하나를 카운트(count)하기 위한 적어도 하나의 타이머(252, 254)를 추가로 포함하는, 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출기(240)는 상기 미리 결정된 정보 후에 송신되고, 상기 데이터 송신이 의도되는 수신기를 나타내는 웨이크 업 정보를 검출하도록 구성되는, 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 제 2 시간 기간의 길이는 상기 웨이크 업 정보의 길이와 실질적으로 동일한, 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출기(240)는 수신된 에너지 레벨을 체크함으로써 상기 수신된 신호를 검출하도록 구성되는, 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 정보는 프리엠블 시퀀스(preamble sequence)를 포함하는, 장치.
  8. 비동기 수신 모드에서 동작되는 수신기들에 데이터 송신을 알리기 위해 미리 결정된 정보를 송신하기 위한 장치에 있어서,
    상기 미리 결정된 정보는, 상기 데이터 송신이 의도되는 수신기를 나타내는 웨이크 업 정보에 바로 선행하고, 상기 장치(100)는 상기 웨이크 업 정보의 최대 길이 플러스 상기 웨이크 업 정보 후에 삽입되는 갭의 최대 길이보다 크거나 같은 길이를 갖는 시간 기간에 대해 반복적으로 상기 미리 결정된 정보를 송신하도록 구성되는, 미리 결정된 정보를 송신하기 위한 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 정보는 프리엠블 시퀀스를 포함하는, 미리 결정된 정보를 송신하기 위한 장치.
  10. a) 웨이크 업 사이클 동안 미리 결정된 제 1 시간 기간에 대해 수신 동작을 활성시키는 단계;
    b) 상기 미리 결정된 제 1 시간 기간 동안 상기 수신 동작에 의해 수신되는 신호에서 미리 결정된 정보를 검출하는 단계로서, 상기 미리 결정된 정보가 데이터 송신을 알리는데 이용되는, 상기 검출 단계;
    c) 상기 미리 결정된 정보가 상기 미리 결정된 제 1 시간 기간 동안 검출되지 않으면, 상기 미리 결정된 제 1 시간 기간에 바로 후속하는 미리 결정된 제 2 시간 기간에 대해 상기 수신 동작을 활성해제하고, 상기 웨이크 업 사이클 내의 상기 미리 결정된 제 2 시간 기간에 바로 후속하는 미리 결정된 제 3 시간 기간 동안 상기 수신 동작을 재활성하는 단계; 및
    d) 상기 미리 결정된 정보가, 그것이 송신되지만, 상기 미리 결정된 제 1 시간 기간에서 검출되지 않으면, 상기 미리 결정된 제 3 시간 기간에 있게 됨을 보장하기 위해서 상기 미리 결정된 제 2 시간 기간을 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 컴퓨팅 디바이스(computing device) 상에서 구동될 때 제 10 항의 방법 단계들을 생성하도록 구성된 코드 수단을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  12. 신체 영역 네트워크(body area network)의 수신기 디바이스에 있어서,
    제 1 항에 따른 장치를 포함하는, 수신기 디바이스.
  13. 제 1 항에 따른 적어도 하나의 장치 및 제 8 항에 따른 적어도 하나의 장치를 포함하는, 시스템.
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