KR20150059748A - 다중모드 라디오들을 갖춘 초저전력 감지 플랫폼 - Google Patents

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KR20150059748A
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벤톤 에이치. 캘훈
유세프 샤크시어
얀칭 장
알리시아 클라인펠터
데이비드 디. 웬츠로프
나탄 이. 로버츠
승현 오
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유니버시티 오브 버지니아 페이턴트 파운데이션
더 리젠츠 오브 더 유니버시티 오브 미시간
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Abstract

장치는 시스템 온 칩(SoC)을 포함한다. 일부 실시예에서, SoC는, 전원 공급 회로, 전원 공급 회로에 연동된 전력 관리 회로, 제1 무선 통신 회로 및 제2 무선 통신 회로를 포함한다. 제1 무선 통신 회로는 RF 신호를 수신하도록 구성되고 전원 공급 회로 및 전력 관리 회로에 연동된다. 제1 무선 통신 회로는, RF 신호의 하향변환 또는 RF 신호의 검출 중 적어도 하나 이전에 1보다 크지 않은 순 무선 주파수(RF) 전력 이득을 가진다. 제2 무선 통신 회로는 전원 공급 회로 및 전력 관리 회로에 연동된다.

Description

다중모드 라디오들을 갖춘 초저전력 감지 플랫폼{ULTRA LOW POWER SENSING PLATFORM WITH MULTIMODAL RADIOS}
연방 후원 연구 또는 개발에 관한 진술
본 발명은 국립 과학 재단(National Science Foundation)에 의해 수여된 CNS1035303하의 정부 지원에 의해 이루어졌다. 정부는 본 발명에서 소정의 권한을 가진다.
관련 특허 출원에 대한 상호참조
본 특허 출원은, 참조에 의해 그 전체가 본 명세서에 포함되는, 2012년 8월 30일 출원된 발명의 명칭이 "Ultra Low Power Wireless Sensing Platform with Multimodal Radios and Wakeup Radio"인 미국 특허 출원 제61/694,855호와 2013년 3월 13일 출원된 발명의 명칭이 "Ultra Low Power Wireless Sensing Platform with Multimodal Radios"인 미국 특허 출원 제61/780,008호에 대한 우선권을 주장한다.
임베디드 시스템은, 모니터링, 감지, 제어, 또는 보안 기능의 제공을 포함한, 다양한 응용에서 이용될 수 있다. 이러한 임베디드 시스템은, 크기, 전력 소비, 또는 환경 생존성(environmental survivability)에 관한 비교적 심한 제약에 따라, 일반적으로 특정한 응용에 맞게 조정된다.
특히, 한 부류의 임베디드 시스템은, 하나 이상의 생리적 파라미터를 감지 또는 모니터링하는 등을 위해, 또는, 기타의 응용을 위해, 센서 노드(sensor node)를 포함할 수 있다. 무선 통신 능력을 갖춘 센서 노드는 무선 센서 노드(WSN; Wireless Sensor Node)라 부를 수 있다. 마찬가지로, 대상의 신체 상에, 그 부근에, 또는 그 내부에 위치한 센서 노드는 신체 영역 센서 노드(BASN; Body Area Sensor node) 또는 신체 센서 노드(BSN; Body Sensor node)라 부를 수 있다. 센서 노드는, 연속 모니터링의 인에이블링, 작동, 및 생리적 정보의 기록, 자동화된 또는 원격 후속조처의 용이화, 또는 생리적 상태 열화의 존재시 하나 이상의 경고를 제공하는 등의 중요한 혜택을 의료진(care providers)에게 제공할 수 있다. 센서 노드를 이용하여 얻어진 생리적 정보는, 당뇨병, 천식, 심장 상태, 또는 기타의 질병이나 상태 등의 다양한 질병을 진단, 예방, 및 대응하는 것을 돕는데 이용되는 등을 위해, 다른 시스템에 전달될 수 있다.
생리적 감지 예에서, 센서 노드는, 센서 노드가 예를 들어 장기간 모니터링 능력 또는 착용감(wearability) 등의 소정의 특징을 포함한다면 대상 또는 의료진에게 특정한 값을 제공할 수 있다. 의료 비용이 상승함에 따라, 또는 더 많은 의료진이 원격 환자 후속조처 및 원격진료로의 이동을 시도함에 따라, 유지보수, 교체, 또는 수동 충전 없이 센서 노드의 긴 수명은 더욱더 중요해지고 있다.
일반적으로-이용가능한 센서 노드는, 연장된 동작 능력 또는 착용감 부족 때문에 광범위하게 채용되지 못하고 있다. 예를 들어, 대용량의 1차 또는 충전가능한 배터리를 포함하는 센서 노드는 착용하기 불편할 수 있고, 더 작은 배터리를 갖는 센서 노드는 환자나 다른 사용자가 요구되는 충전이나 교체 간격에 따르지 않을 수 있기 때문에 여전히 바람직하지 않다. 마찬가지로, 도전성 데이터 전송 인터페이스를 요구하는 센서 노드는, 착용자 또는 의료진이 통상적으로 통신 인터페이스 케이블을 노드에 수동으로 접속하여 노드에 또는 노드로부터 정보를 전송해야 하기 때문에, 일반적으로 거추장스럽다. 무선 통신 회로는 이러한 거추장스러운 유선 인터페이스에 대한 필요성을 줄여주거나 제거할 수 있다. 그러나, 이러한 무선 회로는 상당한 양의 에너지를 소비하여 제한된 에너지 예산(energy budget)에 추가로 부담을 주거나 일반적으로-이용가능한 센서 노드의 동작 수명을 제한할 수 있다.
예에서, 생리학적 센서 노드 등의 센서 노드는, 다양한 시스템 기능들의 고도의 통합을 갖는 하나 이상의 반도체 디바이스를 포함할 수 있다. 이러한 반도체 디바이스는 "시스템-온-칩(System-on-a-Chip)" 또는 SoC라 부를 수 있다. SoC는, 범용 프로세서 회로, 특별 목적 프로세서 회로, 아날로그 신호 조정 회로(analog signal conditioning circuit), 공급 조절 또는 변환기 회로(supply regulation or converter circuit), 전압이나 전류 기준 회로(voltage or current reference circuit), 또는 전력 관리 회로 중 하나 이상을 포함하는 등의, 시스템의 모든 주요 기능들을 실현하는 디지털 또는 혼합형 신호 회로를 제공할 수 있다.
센서 노드는 또한, 정보를 송신 또는 수신하는 등을 위해, 센서 노드를 하나 이상의 다른 디바이스에 무선으로 결합하는 등의 통신 회로를 포함할 수 있다. 하나 이상의 센서 노드의 어레이는, 서로 또는 하나 이상의 다른 디바이스나 어셈블리에 결합가능할 수 있다. 이러한 배열은 신체 영역 네트워크(BAN; Body Area Network)라 부를 수 있다.
본 발명자들은, 특히, 초저전력(ULP; ultra-low power) 기술이 센서 노드에 포함된 하나 이상의 회로에 적용될 수 있다는 것을 깨달았다. ULP 기술은 센서 노드의 일부로서 포함된 SoC를 제공하는 등에 이용될 수 있다. 예를 들어, 센서 노드를 위한 이러한 SoC는 역하 동작(subthreshold operation)을 위해 구성된 하나 이상의 아날로그 또는 디지털 부분을 포함할 수 있다.
역하 동작 대신에, 또는 역하 동작에 추가하여, 전력 소비를 줄이기 위해, 시스템의 명시된 구획의 동작을 디스에이블 또는 유보하는 전력 또는 클록 게이팅(power or clock gating), 또는 듀티 사이클, 클록 주파수(예를 들어, 클록 쓰로틀링(clock throttling)), 또는 공급 파라미터(supply parameter)(예를 들어, 공급 전압 쓰로틀링(supply voltage throttling))의 조정을 포함하는 등의 다른 기술들이 이용될 수 있다.
예에서, 센서 노드는 배터리를 포함할 필요가 없다. 배터리 대신에, 또는 배터리에 추가하여, 센서 노드는 하나 이상의 다른 전원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서 노드는, 열전기 발전기(TEG; thermoelectric generator)를 이용하는 등의, 에너지-취득 능력(energy-harvesting capability)을 포함할 수 있다. 이러한 에너지 취득은, 커패시터를 이용하는 등의, 집적 회로 또는 "오프-칩"의 일부 내에 에너지를 저장하는 것을 포함할 수 있다. 전원 공급 회로는, 전원에 의해 제공된 에너지의 하나 이상의 명시된 전압으로의 변환을 제공하는 등을 위해, 센서 노드의 일부로서 포함될 수 있다.
예에서, 센서 노드는, 동작 에너지 소스, 동작 에너지 소스에 결합되고 동작 에너지 소스의 상태에 기초하여 센서 노드의 에너지 소비 레벨을 선택하도록 구성된 전력 관리 프로세서 회로, 선택된 에너지 소비 레벨에 기초하여 전력 관리 프로세서 회로에 의해 설정된 동작 모드를 포함하는 디지털 프로세서 회로, 디지털 프로세서 회로에 결합된 메모리 회로, 및 메모리 회로에 결합된 제1 무선 수신기 회로를 포함할 수 있다. 전력 관리 회로에 의해 설정된 동작 모드에서, 제1 무선 수신기 회로는 디지털 프로세서 회로의 이용을 요구하지 않고 무선으로 정보를 수신하고 디지털 프로세서 회로의 이용을 요구하지 않고 수신된 정보의 적어도 일부를 메모리 회로에 전달하도록 구성될 수 있다.
센서 노드의 하나 이상의 통신 회로에 의해 이용되는 프로토콜, 데이터 레이트, 동작 주파수 범위, 또는 변조 기술 중 하나 이상은, 전력 관리 회로에 의해 설정된 선택된 에너지 소비 레벨에 기초하는 등에 의해, 조절 또는 선택될 수 있다. 예를 들어, 제1 무선 수신기 회로는, 센서 노드의 대부분의 또는 모든 동작 모드에서 정보를 수신하는 능력(예를 들어, "항상-온(always-on)" 수신기)을 제공하는 등을 위해, 약 100 나노와트(nW) 이하를 소비하도록 구성될 수 있다.
듀티-사이클형 접근법과는 대조적으로, 제1 무선 수신기 회로의 동작은, 예를 들어 스탠바이 모드에서 약 1 마이크로와트(μW) 미만의 총 센서 노드 에너지 소비에도 불구하고, 제1 무선 수신기 회로에 의해 수신된 커맨드나 기타의 정보에 대한 센서 노드 응답에 대해 극히 낮은 레이턴시를 지속적으로 또는 거의 지속적으로 제공할 수 있다. 예시에서, 예를 들어 시간 소모적인 또는 에너지 고갈적인 동기화를 요구하지 않고, 약 1μW 미만의 총 센서 노드 소비 및 약 100 nW 미만을 소비하는 수신기 회로를 이용하는 등에 의해, 명시된 정보 패킷의 수신과 그 패킷에 대한 센서 노드에 의한 반응 사이의 레이턴시는 10 밀리초(ms) 미만일 수 있다.
이 개요는 본 특허 출원의 주제의 개요를 제공하기 위함이다. 이것은 본 발명의 철저한 또는 빠짐없는 설명을 제공하기 위한 것이 아니다. 상세한 설명은 본 특허 출원에 대한 추가 정보를 제공하기 위해 포함된다.
도 1a는 집적 회로에 포함될 수 있는 등의 센서 노드 또는 센서 노드의 일부의 예를 일반적으로 나타낸다.
도 1b는 집적 회로에 포함될 수 있는 등의 센서 노드 또는 센서 노드의 일부의 예를 일반적으로 나타낸다.
도 2a 내지 도 2d는 집적 회로에 포함될 수 있는 등의 센서 노드 또는 센서 노드의 일부에 대한 아키텍처의 예를 일반적으로 나타낸다.
도 3은 센서 노드의 일부로서 포함될 수 있는 어드레싱 방식을 일반적으로 나타낸다.
도 4는 센서 노드의 일부로서 포함될 수 있는 클록킹 방식을 일반적으로 나타낸다.
도 5는 센서 노드의 일부로서 포함될 수 있고 명시된 클록 신호를 제공하도록 구성 가능한 클록 신호 조정 회로를 일반적으로 나타낸다.
도 6은 일반적으로 기저대역 제어기 회로(예를 들어, 유한 상태 머신)에 결합된 3개의 통신 회로를 포함할 수 있는 센서 노드의 일부의 예를 나타낸다.
도 7a 내지 도 7c는 기저대역 제어기 회로(예를 들어, 유한 상태 머신)에 결합된 3개의 통신 회로를 포함할 수 있는 센서 노드의 일부의 아키텍처의 예시를 일반적으로 나타낸다.
도 8은 센서 노드의 일부로서 포함될 수 있는 전송 버퍼 아키텍처의 예를 일반적으로 나타낸다.
도 9는 센서 노드의 일부로서 포함될 수 있는 수신 버퍼 아키텍처의 예를 일반적으로 나타낸다.
도 10은 전원의 상태에 기초하는 등에 의해, 센서 노드의 하나 이상의 부분의 동작 모드를 설정하는 것을 포함할 수 있는 방법과 같은 기술을 일반적으로 나타낸다.
반드시 축척 비율에 맞게 도시되지는 않은 도면들에서, 상이한 도면들에서 유사한 참조 번호들은 유사한 컴포넌트들을 기술할 수 있다. 상이한 문자 접미사(suffix)를 갖는 유사한 숫자들은 유사한 컴포넌트들의 상이한 사례들을 나타낼 수 있다. 도면은 일반적으로 본 문서에서 논의되는 다양한 실시예들을 제한이 아니라 예시로서 나타낸다.
도 1a는 집적 회로에 포함될 수 있는 등의 센서 노드 또는 센서 노드의 일부의 예(100A)의 블록도를 일반적으로 나타낸다. 센서 노드는 전원(102)을 포함하거나 이에 결합될 수 있다. 전원(102)은, 충전가능한 배터리, 1차 전지 배터리, 또는 에너지-취득 회로 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 에너지 취득 기술은, 주변 광원으로부터, 전자기 결합으로부터, 열 경사(thermal gradient)로부터, 또는 기계적 진동으로부터 에너지를 얻는 것을 포함할 수 있다. 에너지 취득 기술은 배터리에 의존하는 센서 노드에 비해 연장된 동작 수명을 제공할 수 있다. 그러나, 지속적 동작을 제공하기 위해, 에너지 취득 센서 노드(energy-harvesting sensor node)는 일반적으로 관련 기간에 걸쳐 취득된 양보다 적은 에너지를 소비한다. 센서 노드는, 무선 결합된 에너지 또는 에너지 취득 기술을 이용하여 제공되는 에너지 중 하나 이상을 이용하여 지속적으로 또는 연장된 동작 기간 동안 전원 공급되는 등으로, 배터리가 없을 수 있거나 또는 1차 또는 충전가능한 배터리를 요구하지 않고 동작할 수 있다.
센서 노드는, 마이크로제어기 또는 마이크로프로세서 회로 등의 디지털 프로세서 회로(112), 또는 기능 특정적 프로세서 회로(114)(예를 들어, "가속기 회로") 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 센서 노드는 제1 무선 수신기 회로(124) 등의 하나 이상의 무선 통신 회로를 포함할 수 있다. 디지털 프로세서 회로(112)와 제1 무선 수신기 회로는 버스(138)를 이용하는 등에 의해 메모리 회로(116)에 결합될 수 있다.
도 1a 및 도 1b 등에 도시된 예의 하나 이상의 디지털 부분은 역하 동작 모드(subthreshold operational mode)에서 동작할 수 있다. 전력 관리 프로세서 회로(106), 디지털 프로세서 회로(112), 기능-특정적 프로세서 회로(114) 중 하나 이상에서, 또는 하나 이상의 디지털 또는 혼합형 신호 회로 등의 시스템의 하나 이상의 다른 회로에서 전계 효과 트랜지스터(FET)의 역하 동작을 설정하도록, (도 1a 및 도 1b에는 도시되지 않은) 레귤레이터 회로에 의해 제공된 공급 전압을 제공, 조절, 또는 선택하는 등의 역하 동작 모드가 설정될 수 있다.
역하 동작은, 게이트-대-소스 전압이 하나 이상의 FET에 대한 임계 전압(Vt)에서 또는 그 아래에서 설정되어 게이트-대-소스 전압의 함수로서의 드레인-대-소스 전류에 주로 지수적으로 의존하게 하는 약-반전 모드(weak-inversion mode)에서 하나 이상의 FET를 동작시키는 것으로서 기술될 수 있다. 공급 전압에 결합된 구획의 모든 FET들의 임계 전압 아래의 VDD-대-VSS 전압을 갖는 공급 전압을 제공하는 등의, 다양한 기술들이 역하 동작을 설정하는데 이용될 수 있다. 그러나, 센서 노드의 디지털 또는 아날로그 부분의 역하 동작 모드는, 특정한 구획 내의 모든 FET의 임계 전압 아래의 공급 전압을 이용함으로써 설정될 필요는 없다. 예를 들어, 이러한 블록들이 임계치를 초과하는 각각의 공급 전압에 여전히 접속될 수 있으면서, 하나 이상의 FET의 각각의 서브셋이 역하 동작을 설정하도록 바이어싱될 수 있다. 대안으로서, 또는 추가적으로, 각각의 동작 전압을 제공하도록 구성된 이용가능한 전원 공급 버스 그룹으로부터 한 전원 공급 버스를 선택하는 등에 의해 또는 조절가능한 전원 공급 회로를 이용하여 전원 공급 버스 전압을 조절함으로써, 구획 또는 블록의 동작 모드가 설정될 수 있다.
에너지 효율, 최대 클록 속도, 및 공급 전압 사이에는 절충이 존재할 수 있다. 역하 동작은 단일 공급 전압으로 제한될 필요는 없다. 예를 들어, 이하의 예에서 논의되는 바와 같이, 낮은 전력 소비를 유지하면서 계산 능력이나 기타의 동작 성능의 명시된 레벨을 제공하는 등을 위해, 클록 주파수 또는 공급 전압 중 하나 이상이 조절될 수 있다.
전류 밀도 관점을 이용하는 등의, 역하 동작을 명시 또는 기술하기 위해 다른 기준이 이용될 수 있다. 예를 들어, 역하 동작은, 트랜스컨덕턴스(예를 들어, gm)가 상대적 또는 절대적 최대에 있는, 또는 트랜스컨덕턴스가 주로 임계 전압 및 드레인 전류에 의존하고 게이트-대-소스 전압의 변동에 약한 의존성을 보이는(또는 전혀 의존하지 않는) FET 동작 영역으로서 기술될 수 있다. 이러한 역하 동작은, 다른 기술들과 함께 또는 이를 대신하여, 무선 수신기 회로 또는 에너지 취득 트랜스듀서를 이용하여 얻어지는 가용 에너지가 상당히 제한적(예를 들어, 마이크로와트 정도)이더라도, 센서 노드에 연장된 수명을 제공할 수 있다.
센서 노드는, 전원(102)의 상태를 모니터링함으로써 얻어진 정보를 이용하는 등에 의해, 센서 노드의 에너지 소비 레벨을 조절하도록 구성될 수 있는 전력 관리 프로세서 회로(106)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원(102)이 배터리 또는 커패시터를 포함한다면, 전원의 모니터링된 상태는 배터리 또는 커패시터의 전압 또는 전하 상태 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 에너지 취득 회로에 의해 제공된 출력 전압이나 전류 등의, 다른 기준이 전원(102)의 상태를 나타내는 정보를 제공하는데 이용될 수 있다.
전력 관리 프로세서 회로(106)는, 전원(102)의 상태에 관한 정보를 이용하는 등에 의해, 디지털 프로세서 회로(112), 기능 특정적 프로세서 회로(114), 제1 무선 수신기 회로(124), 또는 메모리 회로(116)의 동작 모드를 선택 또는 제어하는 등의, 센서 노드의 하나 이상의 다른 부분의 동작 모드를 설정할 수 있다. 예를 들어, 디지털 프로세서 회로는, 센서 노드의 선택된 에너지 소비 레벨에 기초하는 등에 의해, 전력 관리 프로세서 회로(106)에 의해 선택된 에너지 소비 모드에서 유보되거나 디스에이블되는 것 중 하나 이상이 될 수 있다. 이러한 에너지 소비 레벨은, 가용 에너지량 또는 전원(102)의 상태에 관한 정보에 기초하거나 이를 이용하는 등에 의해, 가용 에너지 소비 레벨 또는 방식의 그룹 중에서 선택될 수 있다. 이러한 방식은, 각각의 선택된 에너지 소비 레벨에 대응하는 센서 노드의 각각의 기능 블록에 대한 각각의 모드를 나타내는 룩업 테이블(look-up table) 또는 기타의 정보를 포함할 수 있다. 이러한 레벨 또는 방식은, 제1 무선 수신기 회로(124)를 이용하여 수신된 정보를 이용하여 상황에 따라(on the fly) 등으로 재구성될 수 있다.
예에서, 스탠바이, 슬립 또는 저에너지 소비 상태에 대응하는 에너지 소비 레벨의 센서 노드에서, 제1 무선 수신기 회로(124)는, 디지털 프로세서 회로(112) 또는 기능-특정적 프로세서 회로(114)의 이용을 요구하지 않고 무선으로 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 센서 노드는, 센서 노드의 다른 부분들이 유보되거나 디스에이블된 채, (예를 들어, 제1 무선 수신기 회로(124)에 방사성 결합된(radiatively coupled)) 정보의 무선 수신과 (예를 들어, 직접 메모리 액세스(DMA) 방식을 이용한) 무선-수신된 정보의 메모리 회로(116)의 일부분으로의 전달을 제공하도록 구성될 수 있다. 메모리 회로(116)는, 역하 동작 모드용으로 구성된 등의, 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM) 또는 기타의 메모리 기술과 같은, 휘발성 메모리 회로를 포함할 수 있다.
도 1b는 집적 회로 등의 센서 노드 또는 센서 노드의 일부의 예(100B)의 블록도를 일반적으로 나타낸다. 도 1b의 예(100B)는 전원(102)(예를 들어, 전술된 바와 같은, 배터리, 열전기 에너지 소스, 기계적 에너지 소스 중 하나 이상, 또는 하나 이상의 다른 소스)을 포함할 수 있다. 전원(102)은 센서 노드의 일부로서 포함된 하나 이상의 다른 회로에 관하여 "오프-칩"으로 위치할 수 있다.
전원(102)은 전원 공급 회로(104)에 결합될 수 있다. 전원(102)에 의해 제공된 전압이 원하는 전원 공급 회로(104) 출력 전압 범위 아래이면, 전원 공급 회로(104)는, 전원 공급 버스(108)를 이용하는 등에 의해 하나 이상의 명시된 직류(DC; direct current) 전압을 다른 회로에 제공하는 등을 위해 "부스트" 구성(예를 들어, DC-대-DC 변환기)을 포함할 수 있다. 전원 공급 회로(104)는, 전력 관리 회로(106), 범용 프로세서 회로(112)(예를 들어, 마이크로제어기 유닛(MCU) 또는 마이크로프로세서 코어), 기능-특정적 프로세서 회로(114), 메모리 회로(116), 아날로그 입력(118), 기저대역 제어기 회로(122), 제1 무선 수신기 회로(124), 제2 무선 수신기 회로(126) 또는 제1 전송기 회로(128) 등의 다른 회로에 결합될 수 있다.
전력 관리 회로(106)는 시스템-온-칩(SoC)의 디지털 구획(160)의 일부로서 포함될 수 있다. 이러한 디지털 구획(160)은, 범용 프로세서 회로(112), 기능-특정적 프로세서 회로(114)(또는 복수의 가속기 회로), 또는 메모리 회로(116) 등의, 하나 이상의 다른 디지털 회로를 포함할 수 있다. 디지털 구획(160)에 포함된 회로들 중 하나 이상, 또는 기타의 회로들은, 역하 동작 모드 또는 역상 동작 모드(superthreshold operational mode)를 제공하도록 구성될 수 있다. 역하 동작 모드에서, 이러한 디지털 회로는, 역상 동작 모드에 비해, 더 높은 누설 및 더 느린 스위칭 시간을 희생하고 상당히 더 적은 전력을 소비할 수 있다.
예에서, 범용 프로세서 회로(112)는 스탠바이 동작 모드에(예를 들어, 완전히 전원차단된 상태(entirely powered-down state) 또는 클록 게이팅된 상태(clock-gated state)를 포함할 수 있는 저전력 소비 모드에) 놓일 수 있다. 전력 관리 회로(106)는 범용 프로세서 회로(112)가 스탠바이 모드에 있거나 아니면 디스에이블되어 있는 동안 제어 또는 감독 기능을 수행하도록 구성될 수 있다.
전력 관리 회로(106) 또는 범용 프로세서 회로(112)는 제1 통신 버스(110A) 또는 제2 통신 버스(110B)에 결합될 수 있다. 버스(110A 내지 110B)는 물리적으로 분리될 필요는 없다. 전력 관리 회로(106) 또는 범용 프로세서 회로(112)는, 각각의 버스(110A 내지 110B)를 이용하여, 또는 메모리 회로(116)를 이용한 저장과 같이, 메모리-맵핑된 구성 레지스터(memory-mapped configuration register)를 통해, 다른 회로들을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제1 무선 수신기 회로(124), 제2 무선 수신기 회로(126), 또는 제1 전송기 회로(128) 중 하나 이상은, 결합(coupling)(120)을 이용하는 등에 의해, 메모리 회로(116)에 액세스하도록 구성될 수 있다. 메모리 회로(116)는 단일 회로나 어레이일 필요는 없고, 선입선출(FIFO; first-in-first-out) 버퍼 등의 다양한 버퍼를 포함할 수 있다.
제1 무선 수신기 회로(124)는, 예를 들어, 센서 노드로부터의 커맨드(예를 들어, 센서 노드의 다른 부분을 작동 또는 인에이블하는 커맨드)를 나타내는 정보, 센서 노드의 다른 부분에 대한 구성 정보, 또는 범용 프로세서 회로(112)에 의해 수행될 명령어를 수신하도록 구성될 수 있다. 도 1a의 예에서 논의된 바와 같이, 제1 무선 수신기 회로는, 전력 관리 회로(106)에 의해 설정될 수 있는 모든 동작 모드에서 지속적이거나 거의 지속적인 수신 능력을 제공하는 등을 위해, 초저전력(ULP) 아키텍처를 포함할 수 있다. 예시에서, 예를 들어 시간 소모적인 또는 에너지 고갈적인 동기화를 요구하지 않고, 약 1 μW 미만의 총 센서 노드 소비 및 약 100 nW 미만을 소비하는 제1 무선 수신기 회로(124)를 이용하는 등에 의해, 명시된 정보 패킷의 수신과 그 패킷에 대한 센서 노드에 의한 반응 사이의 레이턴시는 10 밀리초(ms) 미만일 수 있다.
제1 무선 수신기 회로(124), 제2 무선 수신기 회로(126), 또는 제1 전송기 회로(128) 중 하나 이상은, 전력 관리 회로(106) 또는 기타의 회로에 의해 설정되는 선택된 에너지 소비 레벨에 기초하는 등에 의해 구성될 수 있다. 예를 들어, 이용할 라디오(radio), 프로토콜, 데이터 레이트, 변조 방식, 또는 통신용 주파수 범위 중 하나 이상이 선택된 에너지 소비 레벨에 기초하여 선택될 수 있다. 이런 방식으로, 각각의 통신 회로는, 가용 에너지량에 기초하여 전달된 비트당 소비되는 명시된 에너지를 설정하도록 이용되거나 인에이블될 수 있다. 앞서 논의된 바와 같이, 이러한 에너지 소비 레벨은, 적어도 부분적으로 전원(102)의 상태에 관한 정보를 이용하여 명시될 수 있다.
예에서, 제2 무선 수신기 회로(126)는 제1 무선 수신기 회로(124)보다 높은 데이터 전송 레이트에서 정보를 수신할 수 있다. 제2 무선 수신기 회로(126)는, 전원(102)의 상태가 가용 에너지의 상대적 부족을 나타내는 때 등과 같이, 명시된 에너지 소비 레벨이 선택될 때 듀티-사이클되거나 디스에이블되는 것 중 하나 이상이 될 수 있다. 제1 무선 수신기 회로(124)는, 이러한 선택된 에너지 소비 레벨에서 인에이블되어 머물 수 있다. 전원(102)의 상태가 가용 에너지의 충분한 공급을 나타내면, 제2 무선 수신기 회로(126)는 재인에이블되거나, 또는 제2 무선 수신기 회로(126)의 듀티 사이클링(duty cycling)이 금지될 수 있다.
예에서, 제1 무선 수신기 회로(124)는, 전력 관리 회로(106) 또는 범용 프로세서 회로(112) 중 하나 이상의 개입을 요구하지 않고 센서 노드의 에너지 소비 레벨을 변경하는 커맨드를 수신할 수 있다.
도 2a 내지 도 2d는, 집적 회로를 포함할 수 있는 등의, 센서 노드의 적어도 일부의 아키텍처의 예시를 일반적으로 나타낸다(예를 들어, 부분(200A) 내지 부분(200D)을 이용하여 도시). 부분(200A 내지 200D)은 일반적으로 감지 능력을 제공할 수 있는, SoC의 일부 등의, 시스템을 나타낸다. 이러한 감지 능력은, 실시간 전송이나 저장 등을 위한, 생리적 정보를 취득하는데 이용될 수 있다. 예시에서, 이러한 정보는, 심전도(ECG; electrocardiogram); 뇌파(EEG; electroencephalogram); 근전도(EMG; electromyogram); 또는 예를 들어 보행 데이터나 체온을 포함한 건강이나 호조(wellness)를 나타내는 정보 등의 기타의 생리적 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 센서 노드는, 데이터 취득, 신호 분석, 처리, 또는 무선 통신 중 하나 이상을 제공할 수 있고, 배터리없는 구성이나 에너지-취득 회로(202)를 포함할 수 있다.
도 2a 내지 도 2d의 예시는, 도 6이나 도 7a 내지 도 7c의 예에 도시된 바와 같은 하나 이상의 통신 회로 또는 다른 예에서 논의되는 바와 같은 다른 회로나 모듈을 포함하거나 이에 결합될 수 있다. 예를 들어, 도 2a에서, 센서 노드는, 다른 회로에 의한 이용을 위한 하나 이상의 클록 신호를 생성하도록 구성된 클록 회로(230)(예를 들어, 클록 생성 회로)를 포함할 수 있다. 이러한 클록 신호는, 도 5의 예시에 도시된 바와 같은, 클록 신호 조정 회로(242)(예를 들어, 클록 아비터(clock arbiter))를 이용하는 등에 의해 더 수정될 수 있다. 센서 노드는, 전적으로 취득된 에너지를 이용해서만 동작하도록 구성된 또는 하나 이상의 다른 전원(예를 들어, 커패시터, 또는 충전가능하거나 1차 배터리)을 이용하는 전원 공급 회로(예를 들어, 레귤레이터 회로)(202)를 포함할 수 있다.
센서 노드는, (예를 들어, 도 2c에 도시된 바와 같은) 하나 이상의 기능-특정적 프로세서 회로(216) 또는 (예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같은) 범용 프로세서 회로(212)를 통한 처리를 수행하도록 구성된 등의, 역하 동작 모드용으로 구성된 디지털 구획을 포함할 수 있다. 디지털 구획은, 전력 관리 회로(206), 범용 프로세서 회로(212)(예를 들어, 낮은 "무게" 마이크로제어기), 및 메모리 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리 회로는, 명령어 메모리(218B), 데이터 메모리(218A), 및 (예를 들어, 도 2b에 도시된 바와 같은) 고속 FIFO(218C) 등의 하나 이상의 FIFO를 포함할 수 있다.
또 다른 예의 경우, 센서 노드는, 역하 동작 모드용으로 구성된 하나 이상의 부분과 역상 동작 모드용으로 구성된 하나 이상의 부분을 갖는 디지털 구획을 포함할 수 있다. SoC의 이러한 배열은, 예를 들어, 상이한 칩 상에 있는("오프-칩") 컴포넌트들, 디바이스들, 또는 주변기기들과의 인터페이싱과 관련하여 이용될 수 있다. SoC는 역하에서 동작하는 디지털 구획 부분(들)을 이용하여 칩 내에서 소정의 기능을 수행할 수 있고 역상에서 동작하는 디지털 구획 부분(들)을 이용하여 오프-칩 액세스 또는 인터페이스 등의 소정 기능을 수행할 수 있다. 대안으로서, 한 동작 모드에 있는 동안에는 역하에서 동작하고 다른 동작 모드에 있는 동안에는 역상에서 동작하도록 공통의 디지털 구획이 구성될 수 있다. 예를 들어, 이러한 공통의 디지털 구획은 국지적 기능을 수행하면서 역하 동작 모드에서 동작할 수 있고 주변기기와 오프칩으로 액세스 또는 인터페이싱하면서 역상 동작 모드에서의 동작으로 스위칭할 수 있다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 센서 노드는, 저잡음 증폭기(LNA; low noise amplifier) 또는 가변 이득 증폭기(VGA; variable gain amplifier)를 포함할 수 있는 등의, 아날로그 "프론트-엔드"(예를 들어, 아날로그 입력 회로(216))를 포함할 수 있다. 아날로그 "프론트-엔드"는 하나 이상의 프로그램 가능한 이득 또는 하나 이상의 아날로그-대-디지털 변환기(예를 들어, 12 비트 및 8 비트 아날로그-대-디지털 변환기)를 포함할 수 있다.
도 2a 내지 도 2d의 예시에서, 센서 노드는, 4-채널 아날로그 입력(216)을 이용하는 등에 의해 생리적 신호를 나타내는 정보 또는 기타의 정보를 취득할 수 있다. 4-채널 아날로그 입력(216)에 제공된 신호는, 샘플링 주파수, 정밀도, 또는 원하는 정확도에 의존하여, 또는 선택된 에너지 소비 레벨에 기초하여, 8비트(예를 들어, 연속 근사 변환기) 또는 12비트(예를 들어, 시그마-델타) 변환기, 또는 하나 이상의 다른 토폴로지 중 하나 이상을 이용하여 디지털화될 수 있다.
센서 노드는, 하나의 이상의 표준(예를 들어, I2C 통신 인터페이스, 또는 SPI 구성 인터페이스)을 따르는 등의, 하나 이상의 도전성-결합된 통신 회로(conductively-coupled communication circuit)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 생리적 활동을 나타내는 정보는, 가속도계 등의 하나 이상의 기성품(off-the-shelf) 센서를 이용하는 등에 의해 취득될 수 있고, 직렬 구획(244)에 의해 제공된 하나 이상의 인터페이스를 이용하여 센서 노드 내의 다른 회로에 전송될 수 있다.
도 2a 내지 도 2d의 예시에서, 하나 이상의 16-비트 버스를 이용하거나 기타의 토폴로지를 이용하는 등에 의해, 다양한 회로들 사이에서 데이터가 전달될 수 있다. 예를 들어, 이러한 데이터 버스는, 아날로그 입력(216)이나 직렬 구획(244)과 기타의 회로 사이에서의 정보의 전달에 이용될 수 있다. 예시에서, 제1 버스는, 전력 관리 회로(206)(예를 들어, 디지털 전력 관리기(DPM)) 또는 범용 프로세서 회로(212)(예를 들어, openMSP430 마이크로제어기 회로, 또는 하나 이상의 기타의 프로세서 회로) 중 하나 이상에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 제1 버스는 주변 메모리 위치들 사이에서 데이터를 이동시키기 위해 2개의 클록 사이클을 이용할 수 있다. 예시에서, 제2 버스는, 에너지 소비를 감소시키는 단일 사이클 이동(single-cycle moves)을 제공하는 등, 직접 메모리 액세스(DMA) 제어기 회로(246)(예를 들어, 2-채널 DMA 제어기 회로)에 의해 제어될 수 있다. 양자의 버스들은 모두 8-비트 어드레싱 방식을 이용할 수 있다. DMA 제어기 회로(246)는, 범용 프로세서 회로(212) 등의 다른 더 많은 에너지-소비성 회로의 이용을 요구하지 않고 하나 이상의 무선 통신 회로와 메모리 유닛 사이의 정보 전달을 용이하게 하는데 이용될 수 있다.
예시에서, 초저전력(ULP) 무선 수신기 회로는, 무선으로 정보를 수신하고, 범용 프로세서 회로(212)의 이용을 요구하지 않고, DMA를 이용하는 등에 의해, 수신된 정보의 적어도 일부를 데이터 메모리(218A) 또는 명령어 메모리(218B) 중 하나 이상에, 또는 하나 이상의 다른 위치들(예를 들어, 구성 레지스터)에 전달하도록 구성될 수 있다.
하나 이상의 기능-특정적 프로세서 회로(216)는 아키텍처 내의 다른 회로들의 구조를 방해하지 않고 아키텍처에 용이하게 병합되거나 아키텍처로부터 용이하게 제거될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 기능-특정적 프로세서 회로(216)는, 센서 노드에 의해 얻어지는 정보의 성질에 따라 포함 또는 제거될 수 있다.
하나 이상의 기능-특정적 프로세서 회로(216)는 역하 또는 역상 동작 모드 중 하나 이상에서의 동작용으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 역하 동작 전압은, 선택된 에너지 소비 레벨에 기초하는 등에 의해, 향상된 에너지 효율을 제공하기 위해, 적어도 부분적으로 처리 타이밍 요건(예를 들어, 처리 기능이 완료될 수 있는 최대, 최소, 또는 명시된 지속기간)에 관한 정보를 이용하여 결정될 수 있다.
역하 동작 전압은, 요구되는 타이밍 규격 또는 잡음 마진을 만족하면서, 최소의 또는 감소된 에너지 소비를 제공하도록 명시될 수 있다. 예시에서, 역상 또는 역하 동작 전압의 선택은, 선택된 에너지 소비 레벨에 기초하는 등에 의해, 누설을 감소시키도록 게이팅된 전력 등의, 하나 이상의 PMOS 헤더를 통해 선택가능한 전원 공급 전압을 이용하는 등에 의해 CMOS 설계에서 설정될 수 있다.
하나 이상의 기능-특정적 프로세서 회로(216)는, (예를 들어, 선택가능한 또는 제어 가능한 개수의 탭을 갖는) 유한-임펄스-응답(FIR; Finite-Impulse-Response) 필터 회로, 고속-푸리에-변환(FFT; Fast-Fourier-Transform) 회로, 무한-임펄스-응답(IIR; Infinite-Impulse-Response) 필터 회로, 이산 코사인 변환(DCT; discrete cosine transform) 회로, 다항식 피팅 회로(polynomial-fitting circuit), 비교기 회로, 파라미터 추출 회로, 간격 결정 회로, 좌표 회전 디지털 계산(CORDIC; coordinate rotation digital calculation) 회로, 또는 하나 이상의 기타의 회로 중에서 하나 이상을 제공하도록 구성될 수 있다. 프로세서 회로의 다른 예로서는, Pan Tompkins 알고리즘 또는 심방 세동 검출 회로(atrial fibrillation detection circuit)를 이용하도록 구성될 수 있는 등의, R-R 간격 추출 회로가 포함될 수 있다.
예시에서, 범용 프로세서 회로(212)는, MSP430 명령어 세트에 포함된 하나 이상의 명령어를 수행하도록 구성된 바와 같은, (예를 들어, "opencores.com" (Stockholm, Sweden)으로부터 이용가능한 코드로부터 합성된) openMSP430 아키텍처 등의, 오픈-소스 마이크로제어기를 포함할 수 있다. 이러한 범용 프로세서 회로(212)는 하나 이상의 기능-특정적 프로세서 회로(216)를 통해 이용가능하지 않은 명령어 또는 동작을 수행하는데 이용될 수 있다. 예에서, 범용 프로세서 회로(212)는, 선택된 에너지 소비 레벨에 기초하여, 전원 공급 게이팅 또는 클록 게이팅되는 바와 같이, 유보 또는 디스에이블될 수 있다. 범용 프로세서 회로(212)가 전원 공급 게이팅 또는 클록 게이팅되는 간격 동안에, 무선 수신기 회로(예를 들어, 다른 곳에서 논의된 예의 제1 무선 수신기 회로)는 범용 프로세서 회로(212)에 의해 수행되는 명령어를 나타내는 정보를 수신할 수 있다. 범용 프로세서 회로(212)는, 수신된 명령어에 기초하여 동작을 수행하는 등을 위해, 재-인에이블될 수 있다.
전력 관리 회로(206)는, 범용 프로세서 회로(212)가 활성이고 전력 소비할 필요성을 감소 또는 제거하기 위해 간단한 동작(예를 들어, 감독 동작)용으로 구성된 더 간단하거나 더욱 전력-효율적인 아키텍처를 포함하는 등의, 범용 프로세서 회로(212)보다 "더 가벼운 무게"일 수 있다. 전력 관리 회로(206)는, 예를 들어, 에너지 취득률이 감소할 때 노드의 전력 소비를 줄이거나, 수신된 슬립 커맨드 또는 기타의 커맨드 등의 다른 이벤트에 대한 응답으로서, 센서 노드의 전력 소비를 관리하도록 구성될 수 있다. 전력 관리 회로는 프로그램 가능할 수 있고, 전력 소비 상태의 변화에 대한 필요성을 예측하는 것을 포함한, 단일 클록 사이클 내에서 전력 소비 구성을 원하는 상태로 변경하도록 구성될 수 있다. 이러한 전력 소비 상태는, 예를 들어, 하나 이상의 회로를 스탠바이 또는 감소된 전력 소비 동작 모드에 두는 것, 역하 동작 모드를 설정하는 것, 또는 역상 동작 모드를 설정하는 것을 포함할 수 있다.
센서 노드는, 하나 이상의 타이머(예를 들어, 16-비트 라디오 타이머(16-bit radio timer)(248)), 전송 버퍼 레지스터(250), 또는 판독 어드레스 유한 상태 머신(FSM; finite state machine)(252)과 같은 하나 이상의 FSM과 같은 다른 회로를 포함할 수 있다. 다양한 회로의 제어는, 제1 또는 제2 버스를 이용하여, 또는 하나 이상의 무선 통신 회로를 제어하는데 이용될 수 있는 구성 메모리 맵(216D) 등의 메모리-맵핑된 구성 정보를 이용하여 발생할 수 있다. 메모리 맵은, 하나 이상의 기능-특정적 프로세서 회로(216)를 구성 또는 제어하는 등의, 다른 회로의 구성이나 제어에 이용될 수 있다.
도 3은 센서 노드의 일부로서 포함될 수 있는 어드레싱 방식(300)을 일반적으로 나타낸다. 도 2a 내지 도 2d의 예시에서 논의된 바와 같이, 센서 노드는, 전력 관리 회로(206)(예를 들어, 디지털 전력 관리기(DPM; digital power manager)) 또는 범용 프로세서 회로(212)(예를 들어, openMSP430 마이크로제어기 회로, 또는 하나 이상의 다른 프로세서 회로) 중 하나 이상에 의해 제어되는 제1 버스, 및 직접 메모리 액세스(DMA) 제어기 회로(246)에 의해 제어되는 제2 버스일 수 있다. 하나 이상의 기능-특정적 프로세서 회로(예를 들어, 제1 가속기 회로(314A) 내지 "제N" 가속기 회로(314N))는, 2개의 버스들 사이의 기입 충돌을 피하도록 구성된 등의, 3개의 각각의 디코더를 포함할 수 있다.
도 4는 센서 노드의 일부로서 포함될 수 있는 클록킹 방식(430)을 일반적으로 나타낸다. 도 4의 예에서, (예를 들어, 50 킬로헤르쯔(kHz) 크리스탈 오실레이터에 고정된) 크리스탈 모드에 대응하는 명시된 고정 주파수(specified lock frequency)를 제공하는 등을 위해, 온도 안정화된 저전력 주파수 루프 고정(FLL; frequency loop lock)(454)이 이용될 수 있다. (예를 들어, 선택된 에너지 소비 레벨에 기초한) 구성 가능한 동작 모드에 따라, 예시에서는 500 kHz까지 등의, PLL(456) 단독을 이용하여 이용가능한 범위를 넘어 확장된 주파수 범위를 제공하는 등을 위한, 위상 고정 루프(PLL)(456)를 포함하는 등의, 제2 피드백 루프가 이용될 수 있다. 선택된 에너지 소비 레벨에 기초하는 등에 의해, 더 낮은 전력을 소비하면서 덜 안정적인 크리스탈-기준의 출력을 제공하는 등을 위해 FLL(454) 또는 PLL(456) 중 하나 이상이 바이패스될 수 있다.
도 5는 센서 노드의 일부로서 포함될 수 있고 명시된 클록 신호를 제공하도록 구성 가능한 클록 신호 조정 회로(542)(예를 들어, 클록 아비터)를 일반적으로 나타낸다. 클록 신호 조정 회로(542)는, 하나 이상의 분할기(예를 들어, 카운터)를 이용하는 등에 의해, 하나 이상의 아날로그 입력(예를 들어, 아날로그-대-디지털 변환기 샘플 클록, 또는 하나 이상의 기능-특정적 가속기 블록)에 의한 이용 등을 위한, 하나 이상의 프로그램 가능한 클록을 제공할 수 있다. 예시에서, 클록 신호 조정 회로(542)는, 집적 회로에 포함된 범용 프로세서 회로 레이아웃의 풋프린트 내에 포함되는 등의, 센서 노드의 디지털 구획에 포함될 수 있다.
도 6은 예를 들어, 기저대역 제어기 회로(622)(예를 들어, 유한 상태 머신(FSM))에 결합된 3개의 통신 회로를 포함할 수 있는 센서 노드의 일부의 예시(600)를 일반적으로 나타낸다. 3개의 통신 회로는, 제1 수신기 회로(624)(예를 들어, 지속적으로 인에이블되거나 거의 지속적으로 인에이블될 수 있는 초저전력 수신기 회로), 제2 수신기 회로(626)(예를 들어, 협대역 수신기), 및 제1 전송기 회로(628)(예를 들어, 복수의 매체 액세스 제어(MAC; Media Access Control) 프로토콜을 지원하도록 구성될 수 있는 등의, 초광대역 전송기)를 포함할 수 있다.
통신 회로의 하나 이상의 동작 모드 또는 다양한 동작의 트리거링은, 범용 프로세서 회로(612)(예를 들어, 마이크로제어기 유닛(MCU))가 파워업되거나 고전력 소비 모드에 있을 것을 요구하지 않고, 기저대역 제어기(622)를 이용하는 등에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 범용 프로세서 회로(612)는, 제1 수신기 회로(624)가 범용 프로세서 회로(612)에 의해 수행될 하나 이상의 커맨드(command) 또는 명령어(instruction)의 무선 수신을 기다리는 동안, 역하 동작 모드 또는 저전력 소비 스탠바이 모드에 있을 수 있다.
메모리 맵(616)은, 기저대역 제어기 회로(622) 또는 3개의 통신 회로 중 하나 이상 중에서 하나를 구성하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 제1 전송기 회로(628)에 의해 전송될 정보는, 전송 버퍼(660)를 이용하는 등에 의해, 범용 프로세서 회로(612)와는 독립적으로, 전송을 위해 버퍼링될 수 있다. 마찬가지로, 제2 수신기 회로(626)를 이용하는 등에 의해 수신된 정보는 범용 프로세서 회로(612)에 의한 전송이나 처리를 기다리는 동안 수신기 버퍼(658)를 이용하여 버퍼링될 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 도 6의 예에서 일반적으로 도시되고 논의된 바와 같은, 기저대역 제어기 회로에 결합된 3개의 통신 회로를 포함할 수 있는 센서 노드의 부분들(600A 내지 600C)의 아키텍처의 예시를 일반적으로 나타낸다. 제1 무선 수신기 회로(624)는, (예를 들어, 진폭-쉬프트-키잉된 또는 온-오프-키잉된 무선 신호 중 하나 이상을 수신하는) 튜닝된 수신기 회로 및 엔빌로프 검출기를 포함할 수 있다. 제1 무선 수신기 회로(624)는, 계속 동작을 유지하도록(예를 들어, "항상 온" 모드) 또는 하나 이상의 커맨드 등의 명시된 커맨드에 대해 "스니프(sniff)"하기 위해 명시된 지속기간 동안에 파워-업되도록 구성될 수 있다. 제1 무선 수신기 회로(624)의 전력 소비 성능은 적어도 부분적으로 감소된 감도를 희생하고 향상될 수 있다. 예를 들어, 제1 무선 수신기 회로(624)는 검출이나 정류 이전에 약 1 이하의 순 이득을 포함할 수 있다. 예시에서, 제1 무선 수신기 회로(624)는, 제1 명시된 데이터 전송 레이트를 이용하여, 1 밀리와트에 관한 약 -40 데시벨(dBm)의 감도에서 약 100 nW 미만을 소비하는 등의, 초저전력(ULP) 아키텍처를 포함할 수 있다.
제2 무선 수신기 회로(626)는, 각도-변조된 또는 진폭-변조된 무선 통신 신호 중 하나 이상을 수신하도록 구성된 바와 같은, 협대역 수신기를 포함할 수 있다. 제2 무선 수신기 회로는 하나 이상의 위상-고정 루프(PLL)를 포함할 수 있고, 제2 명시된 데이터 전송 레이트로 정보를 수신할 수 있다. 일반적으로 제2 수신기 회로(626)의 전력 소비는 제1 수신기 회로(624)보다 높을 수 있다. 제2 수신기 회로(626)는, 제1 수신기 회로(624)에 의해 수신된 커맨드에 응답하여, 또는 전력 관리 회로에 의해 설정된 선택된 에너지 소비 레벨에 기초하는 등에 의해, 활성화되지 않는 한, 스탠바이 모드 등의 저전력 소비 상태에 머물 수 있다.
제1 무선 전송기 회로(628)는, 약 1 GHz 이상에서 에너지를 포함하는 정보를 무선으로 전송하도록 구성된 바와 같은, 광대역 전송 회로(예를 들어, 초광대역(UWB) 전송기) 또는 기타의 아키텍처를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 전송기 회로(628)는 무선 정보 버스트(a burst of wireless information)를 전송하도록 구성될 수 있다. 제1 무선 전송기 회로(628)는, 제1 수신기 회로(624) 또는 제2 수신기 회로(626) 중 어느 하나보다 높은 명시된 데이터 전송 레이트를 이용할 수 있다. 각각의 통신 회로들 사이의 데이터 전송 레이트에서의 이러한 차이는 "비대칭" 통신 구성이라 부를 수 있다. 이러한 비대칭 구성은 센서 노드에 대해 바람직할 수 있는데, 그 이유는, 센서 노드는, 일반적으로 동작 커맨드, 구성 정보, 또는 펌웨어 업데이트 등의 제한된 양의 데이터만을 수신하면서, 일반적으로 또 다른 디바이스에 업로드할 많은 양의 감지된 생리적 정보를 가질 것이기 때문이다.
도 6의 예에서 도시되고 논의된 바와 같이, 통신 회로는 유한 상태 머신(FSM; finite state machine) 등의 기저대역 제어기(622)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 제1 타입의 커맨드는 제1 무선 수신기 회로(624)를 이용하여 수신될 수 있고, 응답하여, 기저대역 제어기 회로(622)는 제1 전송기 회로(628)를 트리거하여 (예를 들어, 전송 버퍼(660) 또는 기타의 장소를 이용하여 저장된) 버퍼링된 정보 버스트를 전송하게 할 수 있다. 또 다른 예에서, 제2 타입의 커맨드는 제1 무선 수신기 회로(624)를 이용하여 수신될 수 있고, 응답하여, 기저대역 제어기(622)는, 범용 프로세서 회로(712)를 저전력 소비 상태(예를 들어, 스탠바이 동작 모드 또는 역하 동작 모드)로부터 더 높은 전력 소비 상태로 천이시키는 바와 같이, 센서 노드의 하나 이상의 다른 부분들을 "깨울 수(awaken)" 있다.
또 다른 예에서, 기저대역 제어기 회로(622)는, 범용 프로세서 회로의 이용을 요구하지 않고, 제1 또는 제2 수신기 회로(624, 626)에 의해 수신된 정보를 수신 버퍼(658)에 라우팅하고, 하나 이상의 인터럽트를 생성 또는 수신하거나, 이러한 정보를, 명령어 메모리, 데이터 메모리, 구성 레지스터, 또는 메모리 맵핑된 레지스터 중 하나 이상 내로 일반적으로 조향(steer)할 수 있다. 일반적으로 기저대역 제어기(622)는 또한, 적어도, 선택된 에너지 소비 상태에 관한 정보를 이용하는데 있어서 통신 회로의 동작 모드를 선택하도록 구성될 수 있다. 이런 방식으로, 버퍼링된 또는 버스트 통신, 프로토콜 선택, 데이터 전송 레이트, 변조 기술, 또는 동작 주파수 범위 등의 모드들이, 전력 관리 회로 또는 하나 이상의 프로세서 회로 중 하나 이상의 제어하에, 가용 에너지에 관한 정보를 이용하여 설정될 수 있다.
도 8은 상기에서 또는 이하에서 논의되는 하나 이상의 예에 관하여 이용될 수 있는 바와 같은, 센서 노드의 일부로서 포함될 수 있는 전송 버퍼(660) 아키텍처의 예를 일반적으로 나타낸다.
도 9는 상기에서 또는 이하에서 논의되는 하나 이상의 예에 관하여 이용될 수 있는 바와 같은, 센서 노드의 일부로서 포함될 수 있는 수신 버퍼(658) 아키텍처의 예를 일반적으로 나타낸다.
도 10은, 동작 에너지 소스의 상태에 기초하는 등에 의해, (예를 들어, 도 1a-1b, 2a-2d, 3-6, 7a-7c, 또는 8-9의 예에서 설명되고 도시된 바와 같은) 센서 노드의 에너지 소비 레벨을, 1002에서, 선택하는 단계를 포함할 수 있는 방법 등의, 기술(1000)을 일반적으로 나타낸다. 1004에서, 디지털 프로세서 회로(또는 하나 이상의 다른 회로)의 동작 모드가 센서 노드의 선택된 에너지 소비 레벨에 기초하여 설정될 수 있다. 1006에서, 예를 들어, 디지털 프로세서 회로의 이용을 요구하지 않고, 정보가 무선으로 수신될 수 있다. 예를 들어, 디지털 프로세서 회로는 유보 또는 디스에이블 중 하나 이상이 될 수 있고, 1008에서, 무선으로-수신된 정보는 프로세서 회로의 이용을 요구하지 않고 메모리 회로에 전달될 수 있다. 이러한 무선으로-수신된 정보는 디지털 프로세서 회로에 의해 수행될 수 있는 명령어를 포함할 수 있다.
앞서 언급된 바와 같이, 여기서 논의된 SoC는 에너지-이용 거동이나 패턴(energy-usage behaviors or patterns)을 예측할 수 있고 센서 또는 SoC의 동작에서 변화를 야기할 수 있다. 예를 들어, SoC는, 전력 관리 회로(206)와 연동되거나 그 내부의 일부로서 포함된 예측 회로(미도시)를 포함할 수 있다. 예측 회로는, 온칩 전원, 오프칩 소스 또는 (SoC 상의 또는 오프 칩의) 에너지 취득 회로와 같은 연관된 에너지 소스의 상태를 나타내는 신호를 수신할 수 있다. 예측 회로는 이들 상태 신호 및 상태 정보와 연관된 시간을 분석하여 수신 및/또는 저장된 에너지와 이용된 에너지의 프로파일, 거동 또는 패턴을 식별할 수 있다. 예를 들어, 예측 회로는 취득된 에너지 레벨과 하루 중 시간(times of day) 사이의 상관관계를 식별할 수 있다. 또 다른 예의 경우, 예측 회로는, 사람의 모니터링된 심박수와 체온 사이의 상관관계 등의 센서 데이터와 취득 에너지 레벨 사이의 상관관계를 식별할 수 있다: 모니터링된 심박수가 증가하면 체온도 마찬가지로 증가하여, 예를 들어, 열-전기 기반의 에너지 취득 회로로부터 취득되는 에너지가 증가할 가능성을 더욱 크게 할 것이다. 또 다른 예의 경우, 예측 회로는 소정의 허용공차 내에서 주기성을 식별할 수 있다.
이러한 예측에 기초하여, 예측 회로는 전력 관리 회로(또는 전력 관리 회로의 다른 부분)에 예측 신호를 전송할 수 있다. 예측 신호는, 예측 프로파일, 예측 값, 저장된 에너지 및 시간 값 등의 예측 정보 및/또는 관련된 데이터를 표시 또는 제시할 수 있다. 예측 신호의 수신시, 전력 관리 회로는 SoC에 대한 동작 모드를 선택할 수 있다. 예를 들어, 예측 신호의 수신시, 전력 관리 회로는 예측 신호 및/또는 기타의 인자에 기초하여 주어진 전력 소비 레벨에 적절한 SoC의 동작 모드를 선택할 수 있다. 예를 들어, 전력 관리 회로는, SoC에 인입되는 에너지량, SoC와 연관된 저장된 에너지량, 또는 SoC에 의한 전력 소비율에 기초하여 동작 모드를 선택할 수 있다.
다양한 유의사항 & 예
본 문서에서 개시된 비제한적 예들 각각은 그 자체로 성립되거나, 하나 이상의 다른 예들과 다양하게 치환 또는 조합되어 결합될 수 있다.
상기 상세한 설명은, 상세한 설명의 일부를 형성하는 첨부된 도면에 대한 참조를 포함한다. 도면은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정한 실시예들을 예시로서 도시한다. 이들 실시예들은 또한 여기서는 "예"라고 부른다. 이러한 예들은 도시되거나 설명된 것들 외의 요소들을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명자들은, 도시되거나 설명된 이들 요소들만이 제공되는 예들도 역시 고려하고 있다. 게다가, 본 발명자들은, 특정한 예(또는 그 하나 이상의 양태)에 관하여, 또는 여기서 도시되거나 설명된 다른 예(또는 그 하나 이상의 양태)에 관하여, 도시되거나 설명된 이들 요소들의 임의의 조합이나 치환을 이용하는 예들도 역시 고려하고 있다.
본 문서와 참조에 의해 포함된 임의의 문서 사이의 일치되지 않는 이용법의 경우, 본 문서의 이용법에 따른다.
본 문서에서, 용어 "한(a)" 또는 "하나(an)"는, 특허 문서에서 일반적인 바와 같이, "적어도 하나" 또는 "하나 이상의"의 기타 임의의 사례나 사용례와는 독립적으로, 하나 또는 하나보다 많은 것을 포함하기 위해 사용된다. 본 문서에서, 용어 "또는"은, "A 또는 B"는 달리 표시하지 않는 한 "A이지만 B는 아닌", "B이지만 A는 아닌", 및 "A 및 B"를 포함하도록 하는, 비배타적 또는(nonexclusive or)을 지칭하기 위해 사용된다. 본 문서에서, 용어 "~을 내포하는(including)" 및 "여기에서(in which)"는 각각의 용어 "~을 포함하는(comprising)" 및 "여기서(wherein)"의 평-영문 등가 표현(plain-English equivalents)으로서 사용된다. 또한, 이하의 청구항에서, 용어 "~을 내포하는" 및 "~을 포함하는"은 제약을 두지 않는다, 즉, 청구항에서 이러한 용어 이후에 열거된 것들에 추가적으로 요소들을 포함하는 시스템, 디바이스, 항목, 조성, 공식, 또는 프로세스는 그 청구항의 범위 내에 드는 것으로 여전히 간주된다. 게다가, 이하의 청구항에서, 용어 "제1", "제2", 및 "제3" 등은 단지 라벨(label)로서 사용될 뿐이고, 그들의 대상들에 수치적 요건을 부과하고자 하는 것은 아니다.
여기서 설명된 방법 예들은 적어도 부분적으로 머신 또는 컴퓨터-구현될 수 있다. 일부 예는, 상기 예에서 설명된 방법을 수행하도록 전자 장치를 구성하게끔 동작가능한 명령어로 인코딩된 컴퓨터-판독가능한 매체 또는 머신-판독가능한 매체를 포함할 수 있다. 이러한 방법들의 구현은, 마이크로코드, 어셈블리어 코드, 고수준 언어 코드 등의 코드를 포함할 수 있다. 이러한 코드는 다양한 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 판독가능한 명령어를 포함할 수 있다. 코드는 컴퓨터 프로그램 제품의 일부를 형성할 수 있다. 또한, 예에서, 코드는, 실행 동안에 또는 기타의 시간 등에, 하나 이상의 휘발성, 비일시적, 또는 비휘발성의 유형의 컴퓨터-판독가능한 매체에 유형적으로 저장될 수 있다. 이들 유형의 컴퓨터-판독가능한 매체의 예로서는, 하드 디스크, 착탈식 자기 디스크, 착탈식 광 디스크(예를 들어, 컴팩트 디스크 및 디지털 비디오 디스크), 자기 카셋트, 메모리 카드 또는 스틱, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM) 등이 포함될 수 있지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다.
상기 설명은 예시를 의도한 것이지 제한하고자 함이 아니다. 예를 들어, 전술된 예들(또는 그 하나 이상의 양태들)은 서로 조합하여 이용될 수 있다. 상기 설명의 검토시에 통상의 기술자 등에 의해 다른 실시예들이 이용될 수 있다. 37 C.F.R. § 1.72(b)에 따라 요약서가 제공되어 독자가 본 기술적 개시내용의 특성을 신속하게 확인할 수 있게 한다. 요약서는 청구항들의 범위나 의미를 해석하거나 제한하기 위해 이용되지 않아야 한다는 것을 이해해야 한다. 또한, 상기 상세한 설명에서, 다양한 피쳐들이 서로 그룹화되어 본 개시를 능률화할 수 있다. 이것은 청구되지 않은 개시된 피쳐들이 임의의 청구항에 본질적인 것이라는 의도로서 해석되어서는 안 된다. 오히려, 발명적 주제는 특정한 개시된 실시예의 모든 피쳐들보다 작은 피쳐들에 놓여 있다. 따라서, 이하의 청구항들은 여기서 예 또는 실시예로서 상세한 설명 내에 병합되고, 각 청구항은 그 자체로 별개의 실시예로서 성립되고, 이러한 실시예는 다양한 조합이나 치환으로 서로 결합될 수 있다는 것을 고려해야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항들을 참조하여 이러한 청구항들에 부여된 균등물들의 전체 범위와 함께 결정되어야 한다.

Claims (20)

  1. 장치로서,
    시스템 온 칩(SoC; system on a chip)을 포함하고, 상기 시스템 온 칩은,
    전원 공급 회로(power supply circuit);
    상기 전원 공급 회로에 연동된(operatively coupled) 전력 관리 회로;
    RF 신호를 수신하도록 구성되고 상기 전원 공급 회로 및 상기 전력 관리 회로에 연동되며, 상기 RF 신호의 하향변환(downconversion) 또는 상기 RF 신호의 검출 중 적어도 하나 이전에 1(unity)보다 크지 않은 순 무선 주파수(RF) 전력 이득을 갖는 제1 무선 통신 회로; 및
    상기 전원 공급 회로 및 상기 전력 관리 회로에 연동된 제2 무선 통신 회로
    를 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 무선 통신 회로는 제1 통신 표준에 따라 동작하도록 구성되고,
    상기 제2 무선 통신 회로는, 상기 제1 통신 표준과는 상이한 제2 통신 표준에 따라 동작하도록 구성된, 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 RF 신호는 제1 RF 신호이고;
    상기 제1 무선 통신 회로는 제1 주파수 대역에서 상기 제1 RF 신호를 수신하도록 구성되며,
    상기 제2 무선 통신 회로는 상기 제1 주파수 대역과는 상이한 제2 주파수 대역에서 제2 RF 신호를 전송하거나 제3 RF 신호를 수신하는 것 중 적어도 하나를 수행하도록 구성된, 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 RF 신호는 제1 RF 신호이고;
    상기 제1 무선 통신 회로는 제1 주파수 대역에서 상기 제1 RF 신호를 수신하도록 구성되며,
    상기 제2 무선 통신 회로는, 상기 제1 주파수 대역과는 상이한 제2 주파수 대역에서 제2 RF 신호를 전송하도록 구성되고, 상기 제2 무선 통신 회로는 초광대역(UWB; ultra-wideband) 전송기를 갖는, 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 SoC는 메모리 회로 및 디지털 프로세서 회로를 포함하고,
    상기 제1 무선 통신 회로는, 상기 디지털 프로세서 회로의 이용을 요구하지 않고 상기 RF 신호를 수신하도록 구성되며, 상기 RF 신호는 정보를 갖고, 상기 제1 무선 통신 회로는 상기 디지털 프로세서 회로의 이용을 요구하지 않고 상기 메모리 회로에 상기 정보를 전송하도록 구성된, 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 SoC에 연동된 아날로그 센서 인터페이스 회로를 더 포함하고, 상기 아날로그 센서 인터페이스 회로와 상기 SoC는 집합적으로, 센서 데이터를 수집하고 상기 센서 데이터에 기초하여 신호를 무선으로 전송하도록 구성된 무선 센서 노드를 정의하는, 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전원 공급 회로는 에너지 취득 회로(energy harvesting circuit)를 포함하고,
    상기 전력 관리 회로, 상기 제1 무선 통신 회로, 및 상기 제2 무선 통신 회로는 상기 에너지 취득 회로에 의해 전원공급되도록 구성된, 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전력 관리 회로는, (1) 상기 SoC에 인입되는 에너지량, (2) 상기 SoC와 연관된 저장된 에너지량, 또는 (3) 상기 SoC에 의한 전력 소비율(a rate of power consumption) 중 적어도 하나에 기초하여 복수의 동작 모드로부터 동작 모드를 선택하도록 구성되고, 상기 복수의 동작 모드는 제1 동작 모드와 제2 동작 모드를 포함하며,
    상기 전력 관리 회로는, 상기 제1 동작 모드가 선택될 때 상기 제1 무선 통신 회로가 작동되도록 상기 제1 무선 통신 회로에 신호를 전송하도록 구성되고,
    상기 전력 관리 회로는, 상기 제2 동작 모드가 선택될 때 상기 제2 무선 통신 회로가 작동되도록 상기 제2 무선 통신 회로에 신호를 전송하도록 구성된, 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 SoC는 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제1 무선 통신 회로는 상기 제1 트랜지스터에 연동되고, 상기 제1 트랜지스터는 상기 제1 무선 통신 회로에 의해 수신된 전력을 게이팅(gate)하도록 구성되며,
    상기 제2 무선 통신 회로는 상기 제2 트랜지스터에 연동되고, 상기 제2 트랜지스터는 상기 제2 무선 통신 회로에 의해 수신된 전력을 게이팅하도록 구성된, 장치.
  10. 장치로서,
    제1 메모리 회로부와 제2 메모리 회로부를 갖는 시스템 온 칩(SoC)을 포함하고, 상기 제1 메모리 회로부는 역하 전압(subthreshold voltage)에서 동작하도록 구성되며, 상기 제2 메모리 회로부는 역상 전압(superthreshold voltage)에서 동작하도록 구성되고,
    상기 SoC는, (1) 상기 SoC로부터 신호가 전송될 때, 또는 (2) 상기 SoC에서 신호가 수신될 때 중 적어도 하나에서 상기 제2 메모리 회로부에 액세스하도록 구성된, 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 메모리 회로부는 상기 역상 전압이 아니라 상기 역하 전압에서 동작하도록 구성되고,
    상기 제2 메모리 회로부는 상기 역하 전압이 아니라 상기 역상 전압에서 동작하도록 구성된, 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 메모리 회로부와 상기 제2 메모리 회로부는 집합적으로, 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드를 갖는 메모리 회로를 정의하고,
    상기 메모리 회로는, 상기 메모리 회로가 상기 제1 동작 모드에 있을 때에는 상기 제1 메모리 회로부를 동작시키도록 구성되고, 상기 메모리 회로는, 상기 메모리 회로가 상기 제2 동작 모드에 있을 때에는 상기 제2 메모리 회로부를 동작시키도록 구성된, 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1 메모리 회로부와 상기 제2 메모리 회로부는 집합적으로, 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드를 갖는 메모리 회로를 정의하고,
    상기 메모리 회로는, 상기 메모리 회로가 상기 제1 동작 모드에 있을 때에는 상기 제2 메모리 회로부가 아니라 상기 제1 메모리 회로부를 동작시키도록 구성되고, 상기 메모리 회로는, 상기 메모리 회로가 상기 제2 동작 모드에 있을 때에는 상기 제1 메모리 회로부가 아니라 상기 제2 메모리 회로부를 동작시키도록 구성된, 장치.
  14. 장치로서,
    예측 회로와 전력 관리 회로를 포함하는 SoC를 포함하고;
    상기 예측 회로는 에너지 취득 회로로부터 복수의 상태 신호를 수신하도록 구성되며, 상기 복수의 상태 신호로부터의 각각의 상태 신호는 복수의 기간으로부터의 기간(a time period) 동안에 상기 취득 회로에 의해 취득된 에너지의 양을 나타내고;
    상기 예측 회로는 상기 복수의 상태 신호에 기초하여 예측 신호를 상기 전력 관리 회로에 전송하도록 구성되며, 상기 전력 관리 회로는 상기 예측 신호에 기초하여 전력 소비 레벨과 연관된 상기 SoC의 동작 모드를 선택하도록 구성된, 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전력 관리 회로는, (1) 상기 SoC에 인입되는 에너지량, (2) 상기 SoC와 연관된 저장된 에너지량, 또는 (3) 상기 SoC에 의한 전력 소비율 중 적어도 하나에 기초하여 복수의 동작 모드로부터 동작 모드를 선택하도록 구성되고, 상기 복수의 동작 모드는 제1 동작 모드와 제2 동작 모드를 포함하며,
    상기 전력 관리 회로는, 상기 제1 동작 모드가 선택될 때에는 제1 무선 통신 회로가 작동되도록 상기 제1 무선 통신 회로에 신호를 전송하도록 구성되고,
    상기 전력 관리 회로는, 상기 제2 동작 모드가 선택될 때에는 제2 무선 통신 회로가 작동되도록 상기 제2 무선 통신 회로에 신호를 전송하도록 구성된, 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 SoC는 제1 무선 통신 회로와 제2 무선 통신 회로를 포함하고,
    상기 전력 관리 회로는 제1 동작 모드와 제2 동작 모드를 포함하는 복수의 동작 모드로부터 동작 모드를 선택하도록 구성되며,
    상기 전력 관리 회로는, 상기 제1 동작 모드가 선택될 때에는 상기 제1 무선 통신 회로에 제1 신호를 전송하도록 구성되고, 상기 제1 무선 통신 회로는 상기 제1 신호에 응답하여 작동되고,
    상기 전력 관리 회로는, 상기 제2 동작 모드가 선택될 때에는 상기 제2 무선 통신 회로에 제2 신호를 전송하도록 구성되고, 상기 제2 무선 통신 회로는 상기 제2 신호에 응답하여 작동되는, 장치.
  17. 장치로서,
    제1 회로부와 제2 회로부를 갖는 시스템 온 칩(SoC)을 포함하고, 상기 제1 회로부는 위상 고정 루프(PLL; phase locked loop)를 정의하고 역하 전압에서 동작하도록 구성되며, 상기 제2 회로부는 전력 관리 회로를 포함하는, 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 회로부는 선택된 클록 주파수를 갖는 신호를 출력하도록 구성된, 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 SoC는, 주파수 고정 루프(FLL; frequency locked loop)를 정의하고 상기 제1 회로부 및 상기 제2 회로부와 연동되는 제3 회로부를 가지며, 상기 제1 회로부와 상기 제3 회로부는 집합적으로, 선택된 클록 주파수를 갖는 신호를 출력하도록 구성되고,
    상기 SoC는 상기 제1 회로부의 주파수를 상기 제3 회로부에 고정하거나(/고정하고) 상기 제3 회로부의 주파수를 상기 제1 회로부에 고정하는 능력을 가지며,
    상기 SoC는, 상기 제1 회로부 또는 상기 제3 회로부 중 하나가 선택된 클록 주파수를 갖는 출력 신호를 유지하는 동안 나머지 회로부가 저전력 오프 상태(low power off state)에 놓이는 동작 모드들을 지원하는, 장치.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 제1 회로부는 동작 주파수 범위와 연관되고,
    상기 SoC는, 주파수 고정 루프(FLL)를 정의하고 동작 주파수 범위와 연관된 제3 회로부를 가지며, 상기 제3 회로부는 상기 제1 회로부 및 상기 제2 회로부에 연동되고,
    상기 제1 회로부와 상기 제3 회로부는 집합적으로, 상기 제1 회로부의 동작 주파수 범위와 상기 제3 회로부의 동작 주파수 범위보다 큰 동작 주파수 범위에 걸쳐 동작가능하도록 구성된, 장치.
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