(57)【要約】【課題】無線ローカル・エリア・ネットワークＷＬＡＮ用の受信機の電力消費を減らす方法を提供する。【解決手段】この受信機は低電力聴取モードの動作を有するもので、アナログ・フロント・エンドＡＦＥ（３２）内に２つの別々の経路（３４，３６）を含む。一方の経路は低分解能で低電力のアナログ・ディジタル変換器ＡＤＣ（３６）を含む。他方の経路は高分解能で高電力のＡＤＣ（３４）を含む。聴取モードでは、低分解能ＡＤＣ（３６）だけに電源を入れ、バーカ・コードを識別するために入力をパケット検出器（４０）に与える。所定のバーカ・コードを受信すると、データ・パケット内のペイロードを受信するために高分解能ＡＤＣ（３４）を使用可能にして受信機（４２）に結合する。【選択図】図２
2005130498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリアンブルとペイロードとを有する無線データ・パケットを受信する無線受信機であって、
無線データ・パケットのプリアンブルを復号するための第１の受信機経路と、
無線データ・パケットのペイロードを復号するための第２の受信機経路と、
を備え、
前記第１の受信機経路は前記第２の受信機経路に比べて必要とする動作電力が小さい、
無線受信機。
【請求項２】
無線受信機内でデータ・パケットを受信する方法であって、
第１の受信機経路で無線周波数信号を受信し、
前記第１の受信機経路で受信した信号を復号して受信データ・パケットのプリアンブル内の或るコードを検出し、
前記コードを検出すると第２の受信機経路に切り替え、
前記受信データ・パケットのペイロードを前記第２の受信機経路で受信する、
ことを含むデータ・パケットを受信する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に通信システムに関するものである。より特定すると、本発明は一般に無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）に関するもので、特にＷＬＡＮで用いるための低電力聴取モードを有する受信機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以前、コンピュータはほとんど独立型として用いられた。現在は、コンピュータや他の電子装置はネットワークを介して互いに通信するのが普通である。コンピュータが相互に通信できるようになったため、２台または３台のコンピュータを含む小さなネットワークや、数百台または数千台のコンピュータを含む大きなネットワークが形成されている。ネットワークを形成することにより広範な機能を提供することができる。例えば、コンピュータをネットワーク化することにより各コンピュータは集中型の大容量記憶装置やプリンタを共用することができる。また、ネットワーク化することにより電子メールやその他の種々のサービスを行うことができる。これまでのネットワークは有線で構成され、ネットワーク上の各エンティティはネットワークに直接物理的に電気的に接続される。最近、無線技術の発展により、ネットワーク装置は無線周波数（ＲＦ）またはその他の無線媒体を介して他の装置と通信できるようになった。
【０００３】
無線ネットワークは種々の標準で規定されている。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１標準は業務用および家庭用の無線ローカル・エリア・ネットワーク(ＷＬＡＮ)の設定を可能にするものである。１つの形態では、ＷＬＡＮは２つ以上の局が例えば無線周波数信号により相互に直接通信する基本サービス・セットである。より一般的な構成では、１つ以上の「アクセス・ポイント」を所定の地点に設けて、ケーブルを介してサーバやその他の種類のネットワーク設備に接続する。また各アクセス・ポイントは無線機能を有して、近くの無線使用可能な装置（デスクトップ・コンピュータ、ノートブック、携帯装置など）と無線通信を行うことができる。各アクセス・ポイントは或る範囲を有しており、有効な通信を行うためには無線使用可能な装置はその範囲内に居なければならない。データやファイルの転送や電子メールなどを行うために、無線使用可能な装置はアクセス・ポイントを介してネットワークにアクセスする。無線通信を行うため、アクセス・ポイントと無線使用可能な局は送信機と受信機とを有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
無線ネットワーク化の大きな利点の１つはネットワーク装置が移動体でよいことである。したがって、無線ネットワークに結合する装置の多くは、ノートブック・コンピュータやパーソナル・ディジタル・アシスタント（ＰＤＡ）などの携帯装置である。通常、かかる携帯装置は電池で駆動する。電池駆動装置では電力消費が大きな問題である。なぜなら、電力消費が増大すると一般に装置の電池の寿命が短くなるからである。したがって、かかる装置の電力消費を減らすことが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
無線ネットワーク局内で用いるための低電力聴取モードを持つ受信機を開示する。この受信機は聴取モードのときに用いる低電力経路と、データ・ペイロードの受信中にだけ用いる高電力経路とを含む。
【０００６】
或る実施の形態は、受信機のアナログ・フロント・エンド内に２つのアナログ・ディジタル変換器ＡＤＣを含む。一方のＡＤＣは分解能が低いので電力消費が小さく、聴取モード中は使用可能である。他方のＡＤＣは分解能が高く、その局への来信メッセージをパケット検出器が検出したときだけ使用可能である。
【実施例】
【０００７】
（表記と述語）
以下の説明では特定の構成要素を指すために複数の用語を用いる。当業者が認識するように、構成要素を異なる名称で呼ぶことがある。この文書では、名称は異なるが機能は異ならない構成要素は区別しない。以下の説明とクレームでは、「含む」および「備える」という用語は範囲を定めない形で用いられており、「含むが．．．に限定されない」という意味に解釈すべきである。また「結合」または「結合する」という用語は間接または直接の接続を意味するものとする。したがって、第１の装置が第２の装置に結合する場合は、その接続は直接接続か、または他の装置または接続を介した間接接続でよい。
【０００８】
（詳細な説明）
以下の説明は本発明の種々の実施の形態について行う。別に指定しない限り、ここに開示する実施の形態は開示またはクレームの範囲を制限するもの、または制限するために用いるものと解釈してはならない。また、以下の説明は広い応用を有することを当業者は理解するであろう。どの実施の形態の説明もその実施の形態の例に過ぎないのであって、開示またはクレームの範囲がその実施の形態に限られることを示唆するものではない。この開示では、実施の形態を十分理解できるようにするために多くの特定の詳細を示す。しかし、本発明はかかる特定の詳細を用いなくても実行できることを当業者は認識するであろう。別の例では、不必要な詳細を示して開示を不明瞭にすることがないように、概略図またはブロック図では周知の要素を示した。また、実施の形態を完全に理解するのに必要とは考えられない詳細や当業者の理解の範囲内にあると考えられる詳細は省略した。また別に示さない限り、ここに述べる全ての機能はハードウエアまたはソフトウエアまたはその組合せで実行してよい。
【０００９】
図１は、ＩＥＥＥ８０２．１１標準の下で動作するよう設計された従来のＷＬＡＮ受信機の基本的構成要素を示す。無線周波数ＲＦ信号はアンテナ１０で受信する。アナログ・フロント・エンドＡＦＥ１２はＲＦ部分１４を含む。これは一般にアンテナ１０に接続する低雑音増幅器と、ＲＦ信号をベースバンドに変換するミキサと、ベースバンド増幅器とを含む。ベースバンド信号は一般に線１６を介してアナログ・ディジタル変換器ＡＤＣ１８に結合する。ディジタル化されたベースバンド信号はＡＦＥ１２の出力２０に与えられる。出力２０はパケット検出器２２と、受信機２４と、自動利得制御ＡＧＣ２６とに結合する。ＡＧＣ２６はＲＦ部分１４にフィードバック信号を与えて、出力２０のレベルを所望の範囲内に維持する。
【００１０】
パケット検出器２２は受信したＲＦ信号を絶えず監視して、受信機２４が結合する局２８にデータ・パケットが送られていることを示すコードを検出する。代表的なコードはバーカ・コード(barker code)である。これは周知のスペクトラム拡散コードで、擬似ランダム数値シーケンスを用いる。バーカ・コードは各有効データ・パケットの最初に（すなわちプリアンブル内に）ある。パケット検出器２２は所定のコードを検出すると、来信メッセージがあることを示す信号を受信機２４に送り、データ（通常は暗号化されている）を復号するのに必要なタイミング信号を与える。
【００１１】
図１の従来のシステムでは、ＡＦＥ１２は従来の高分解能ＡＤＣ１８を含む。この例では、ＡＤＣ１８は８ビットの分解能を有するが、システムによっては９ビット以上の分解能を用いることがある。ＡＤＣ１８の分解能は受信機２４の入力に十分の分解能を与えるように選択される。受信機２４は来信データ・ペイロードを精密に復号および／または解読しなければならない。従来のシステムでは、出力２０はパケット検出器２２への入力でもある。したがって、ＡＤＣ１８を含むＡＦＥ１２全体の電源を、常に入れたままにして、来信する可能性のある信号を聴取しなければならない。高分解能ＡＤＣ１８は、かなり多くの電力を用いるので、電池の電力で局２８を稼動させることのできる時間が短くなる。
【００１２】
上に述べたように、標準のパケット検出器２２はスペクトラム拡散バーカ・コードを検出するように設計される。代表的なバーカ・コードの長さは１１ビットである。検出するには、既知のバーカ・コードと来信する信号との相互相関をとる。所定のコードを受信すると、相関器は容易に認識できるスパイクを作る。スペクトラム拡散バーカ・コードは、受信ＲＦ信号を高分解能ＡＤＣで処理することを必要としない。わずか２ビットか３ビットの分解能を有する低分解能ＡＤＣが生成する信号でも、検出精度を本質的に下げずにパケット検出器（例えば、２２）でバーカ・コードを検出できることが分かっている。しかし低分解能ＡＤＣは高分解能ＡＤＣに比べて消費電力がかなり小さい。一般的な局では、来信するデータ・パケットを実際に受信するのはごく短時間である。局は来信するデータ・パケットを聴取するのに大部分の時間を費やす。
【００１３】
図２は、本発明に係るＷＬＡＮ受信機システムの或る実施の形態を示す。この実施の形態はアンテナ３０とＲＦ部分３２とを含む。これらは図１の要素１０および１４と同じでよい。ＲＦ部分３２の出力は８ビットのＡＤＣ３４と２ビットのＡＤＣ３６とに結合する。ＡＤＣ３４とＡＤＣ３６の出力は共にスイッチ３８に結合する。２ビットのＡＤＣ３６の出力はパケット検出器４０（図１のパケット検出器２２と同じでよい）にも結合する。スイッチ３８の出力は受信機４２とＡＧＣ４４（これらは図１の対応する要素２４および２６と同じでよい）とに結合する。受信機４２の出力は局４６（例えば、コンピュータ）に結合する。パケット検出器４０の出力は、８ビットのＡＤＣ３４と、スイッチ３８と、受信機４２とに結合する。
【００１４】
図２の実施の形態は２つの異なる動作形態を有する。聴取モードの動作では、８ビットのＡＤＣ３４は使用可能でなく、スイッチ３８は２ビットのＡＤＣ３６の出力をＡＧＣ４４と受信機４２とに結合する。２ビットのＡＤＣ３６の出力は常にパケット検出器４０の入力に結合する。聴取モードでは、パケット検出器４０は来信信号を絶えず監視して、データ・パケットが局４６に送られていることを示すバーカ・コードを探す。上に述べたように、パケット検出器４０は、２ビットのＡＤＣ３６からの信号でも、ＡＤＣ３４などの高分解能ＡＤＣからの信号でも同じ様に機能する。しかし、使用可能なとき（すなわち電源が入っているとき）、２ビットのＡＤＣ３６の使用電力は８ビットのＡＤＣ３４よりかなり小さい。
【００１５】
パケット検出器４０は所定のバーカ・コードを検出すると、図２のシステムを受信モードに変える。パケット検出器４０の出力は８ビットのＡＤＣ３４を使用可能にし（すなわち電源を入れ）、スイッチ３８を切り替えて、ＡＤＣ３４の出力をＡＧＣ４４と受信機４２とに結合する。またパケット検出器４０の出力を用いて、データを受信中であることを受信機４２に知らせ、また所定のタイミング情報を与える。受信モードでは、８ビットのＡＤＣ３４は受信機４２が必要とする高分解能信号を与える。データ・パケットの受信が終わると、システムは再び低電力の聴取モードの動作に切り替わる。パケット・ヘッダはパケットの長さを示すフィールドを含む。したがって、受信機は全パケットの受信がいつ終わったかを判定し、信号をパケット検出器に送り返して、システムを聴取モードにリセットすることができる。
【００１６】
図３は、図２に示すシステムを用いる方法の流れ図を示す。ステップ５０は「開始」と記されている。これは、局４６の電源を入れたとき、システムを再起動したとき、または前に説明したようにデータ・パケットを受信した後でよい。ステップ５０でシステムは聴取モードに入り、８ビットのＡＤＣ３４は使用禁止になり、スイッチ３８は２ビットのＡＤＣ３６の出力を受信機４２とＡＧＣ４４とに結合する。ステップ５２で、システムは受信ＲＦ信号を監視して、データ・パケットが局４６に送られたことを示すバーカ・コードを探す。バーカ・コードを検出した後、ステップ５４で８ビットのＡＤＣ３４を使用可能にする（すなわち電源を入れる）。ステップ５６で、スイッチ３８の位置を切り替えて、８ビットのＡＤＣ３４の出力を受信機４２に結合する。ステップ５４と５６とは平行して（すなわち同時に）起こって、システムを受信モードにしてよい。ステップ５８で、受信機はデータ・パケットを受信してこれを局４６に結合する。データ・パケットの受信が終わると、ステップ６０で８ビットのＡＤＣ３４を使用禁止にし、次にステップ６２で、スイッチ３８の位置を切り替えて、２ビットのＡＤＣ３６の出力を受信機４２とＡＧＣ４４とに結合する。ステップ６０と６２は平行して（すなわち同時に）起こって、システムを聴取モードに戻してよい。次にこの方法は開始位置のステップ５０に戻る。ステップ６０と６２とは開始ステップ５０に戻る前に起こる別個のステップとして示しているが、開始ステップ５０の単なる一部でもよい。これはシステムを聴取モードにすることを含む。
【００１７】
上に述べたように、聴取モードのときは８ビットのＡＤＣ３４を使用禁止すなわち不活動にすることにより、聴取モードでの電力を節約する。これは単に８ビットのＡＤＣ３４の電源をオフにすることでよい。ＡＤＣ３４は電源を再び入れることにより使用可能にしてよい。必要であれば、８ビットのＡＤＣ３４を使用可能にするときに２ビットのＡＤＣ３６の電源を切ってよい。例示の実施の形態ではこれを行っていない。なぜなら、２ビットのＡＤＣ３６が使用する電力は非常に小さいためと、受信モードになるのは短時間だけだからである。受信モード中に２ビットのＡＤＣ３６の電源を切っても、節約できる電力は非常に小さい。長時間の聴取モード中に８ビットのＡＤＣの電源を切れば、電力を大幅に節約することができる。電力を節約することにより、電池を交換または再充電せずに局を稼動できる時間が長くなる。
【００１８】
図２に示す実施の形態は、低分解能ＡＤＣとしての２ビットのＡＤＣ３６と、高分解能ＡＤＣとしての８ビットのＡＤＣ３４とを含む。分解能の正確なビット数は他のシステム要件に従って変えてよい。例えば、或る受信機では９ビットまたは１０ビットのＡＤＣを用いた場合によい結果が得られ、或る受信機では７ビットのＡＤＣの場合によい結果が得られる。かかるＡＤＣはどれも２ビットまたは３ビットという低分解能ＡＤＣに比べて高分解能であると考えられるが、低分解能ＡＤＣでもＷＬＡＮ内のパケット検出器４０に正確な入力を与えることが分かっている。
【００１９】
上の説明は、本発明の原理と種々の実施の形態の例を示すものである。上記の開示を十分認識すれば、当業者には種々の変更や修正が明らかである。クレームはかかる変更や修正を全て含むものと考えるべきである。
【００２０】
バーカ・コードについて：
ＩＥＥＥ８０２．１１ｂデータはＤＳＳＳ（直接シーケンス・スペクトラム拡散）技術を用いて符号化される。ＤＳＳＳは、０と１のデータ・ストリームをとり、これを第２のパターン（チッピング・シーケンス）で変調することで作用する。８０２．１１では、このシーケンスをバーカ・コードと呼ぶ。これは１１ビットのシーケンス（１０１１０１１１０００）であって、無線波を変調するのに理想的な或る数学的特性を有する。基本のデータ・ストリームとバーカ・コードとの排他的論理和をとると、チップと呼ぶ一連のデータ・オブジェクトが生成される。各ビットは１１ビットのバーカ・コードにより「符号化され」、１１ビットの各グループはデータの１ビットを符号化する。
バーカ・コードについての詳細は次を参照していただきたい。
http://mathworld.wolfram.com/BarkerCode.html
参照文献：
バーカ，Ｒ．Ｈ．「２進ディジタル・シーケンスのグループ同期化(Group synchronizing of Binary Digital Sequences)」, Communication Theory. London: Butterworth, pp.273-287, 1953
リューク(Lueke)，Ｈ．Ｄ．「相関信号(Korrelationssignale)」, Berlin: Springer-Verlag, 1992
【００２１】
バーカ・コード
（http://mathworld.wolfram.com/BarkerCode.html  09/20/2004より引用した。）
この記述はデイビッド・テル(David Terr)による。
バーカ・コードは長さｌ≧２のディジットａi＝±１のストリングで、全ての１≦ｋ＜ｌにおいて、
【数１】
2005130498.tif 000003
である。バーカ・コードはレーダ信号のパルス圧縮に用いられる。長さ２，３，４，５，７，１１，１３のバーカ・コードがある。ディジットの逆と否定までのバーカ・コードの全リストを下に示す。したがって、長さｎの候補コードの数はｎビーズ(bead)の黒白可逆ストリング１，２，３，６，１０，２０，３６，７２，．．．（スローン(Sloane)のＡ００５４１８）の数に等しく、次数ｌ＝２，３，．．．のバーカ・コードの数は全ての一層高いｎ（スローンのＡ０９１７０４）について２，１，２，１，０，１，０，０，０，１，０，１，０である。
【表１】
2005130498.tif 000004
【００２２】
以上の説明に関して更に以下の項を開示する。
（１）  プリアンブルとペイロードとを有する無線データ・パケットを受信する無線受信機であって、
無線データ・パケットのプリアンブルを復号するための第１の受信機経路と、
無線データ・パケットのペイロードを復号するための第２の受信機経路と、
を備え、
前記第１の受信機経路は前記第２の受信機経路に比べて必要とする動作電力が小さい、
無線受信機。
（２）  前記第１の受信機経路は３ビット以下のアナログ・ディジタル変換器を備え、前記第２の受信機経路は７ビット以上のアナログ・ディジタル変換器を備える（１）項記載の無線受信機。
【００２３】
（３）  前記第１の受信機経路は第１のアナログ・ディジタル変換器を備え、前記第２の受信機経路は前記第１の受信機経路より高い分解能を有する第２のアナログ・ディジタル変換器を備え、また前記第１のアナログ・ディジタル変換器の出力に接続するパケット検出器と、ディジタル受信機段と、スイッチとを備え、前記スイッチは前記パケット検出器に応答して、前記プリアンブルを検出するまでは前記第１のアナログ・ディジタル変換器を前記ディジタル受信機段に接続し、前記プリアンブルを検出すると前記第２のアナログ・ディジタル変換器を前記ディジタル受信機段に接続する、（１）項記載の無線受信機。
【００２４】
（４）  前記第１および第２のアナログ・ディジタル変換器に接続するアナログ受信機段と、前記アナログ受信機段に接続する自動利得制御と、前記第１および第２のアナログ・ディジタル変換器を前記ディジタル受信機段に接続するとこれに対応して前記第１および第２のアナログ・ディジタル変換器を前記自動利得制御に接続するよう更に形成されたスイッチとを更に備える（３）項記載の無線受信機。
（５）  前記第１の受信機経路は擬似ランダムシーケンス・コード検出によるスペクトラム拡散コードを用いてプリアンブルを復号するプリアンブル検出器を含む、（１）項記載の無線受信機。
【００２５】
（６）  無線受信機内でデータ・パケットを受信する方法であって、
第１の受信機経路で無線周波数信号を受信し、
前記第１の受信機経路で受信した信号を復号して受信データ・パケットのプリアンブル内の或るコードを検出し、
前記コードを検出すると第２の受信機経路に切り替え、
前記受信データ・パケットのペイロードを前記第２の受信機経路で受信する、
ことを含むデータ・パケットを受信する方法。
（７）  前記ペイロードの受信が終わると前記第１の受信機経路に再び切り替えることを更に含む（６）記載のデータ・パケットを受信する方法。
（８）  前記第１の受信機経路で受信するステップは前記第２の受信機経路で受信するステップより小さな電力を用いて行う（６）記載のデータ・パケットを受信する方法。
【００２６】
（９）  低電力聴取モードの動作を有する無線ローカル・エリア・ネットワークＷＬＡＮ用の受信機であって、アナログ・フロント・エンドＡＦＥ内に２つの別々の経路（３４，３６）を含む。一方の経路は低分解能で低電力のアナログ・ディジタル変換器ＡＤＣ（３６）を含む。他方の経路は高分解能で高電力のＡＤＣ（３４）を含む。聴取モードでは、低分解能ＡＤＣ（３６）だけに電源を入れ、バーカ・コードを識別するために入力をパケット検出器（４０）に与える。所定のバーカ・コードを受信すると、データ・パケット内のペイロードを受信するために高分解能ＡＤＣ（３４）を使用可能にして受信機（４２）に結合する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
本発明の好ましい実施の形態の詳細の説明に関して、次の添付の図面を参照していただきたい。
【図１】無線通信システム内の従来の受信機を示す。
【図２】本発明の実施の形態に係る無線通信システム内の受信機の或る実施の形態を示す。
【図３】低電力の聴取モードを用いて無線通信システム内でデータを受信する方法の或る実施の形態を示す。
【符号の説明】
【００２８】
３２  アナログ・フロント・エンド
３４  高分解能ＡＤＣ
３６  低分解能ＡＤＣ
３８  スイッチ
４０  パケット検出器
４２  受信機
【図１】
2005130498.tif 000005
【図２】
2005130498.tif 000006
【図３】
2005130498.tif 000007