УПРАВЛЕНИЕ СИГНАЛОМ АКТИВАЦИИ
ACTIVATION SIGNAL CONTROL

Область техники
Настоящее изобретение относится, в общем, к области беспроводной связи. Более конкретно, оно относится к сигналам активации для активации основного приемника устройства беспроводной связи.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Приемник для активации (WUR; иногда упоминаемый как радио для активации) обеспечивает значительное сокращение энергопотребления в приемниках беспроводной связи. Одним аспектом концепции WUR является то, что WUR может быть основан на очень смягченной (упрощенной) архитектуре, поскольку требуется только, чтобы он мог обнаружить наличие сигнала активации (WUS), и не может использоваться для приема данных или управляющей сигнализации иной, чем WUS.
Обычно используемой модуляцией для WUS (то есть, сигнала, отправляемого к WUR) является двухпозиционная манипуляция (OOK). OOK является двоичной модуляцией, в которой логическая единица представлена посылкой сигнала (ON, включение), и логический ноль представлен отсутствием посылки какого–либо сигнала (OFF, выключение), или наоборот.
Текущая деятельность Целевой группы (TG) Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), именованной 802.11ba, нацелена на стандартизацию физического (PHY) уровня и уровня управления доступом к среде (MAC) для WUR, который должен использоваться в качестве сопутствующего радио к основному IEEE 802.11 радио, чтобы значительно сократить среднее энергопотребление, за счет гарантирования того, что основное радио может более часто находиться в режиме низкой мощности.
Возможность генерации WUS состоит в использовании обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT), поскольку такой функциональный блок уже доступен во многих передатчиках, например, передатчиках Wi–Fi, поддерживающих, например, IEEE 802.11a/g/n/ac. Одним примерным подходом к генерации WUS, использующего OOK, является использование 13 поднесущих в центре частотного диапазона IFFT, чтобы заполнять их подходящим сигналом для представления ON и не передавать ничего вообще на этих поднесущих для представления OFF. В типичном примере, IFFT имеет 64 точки и работает с частотой дискретизации 20 МГц. Так же, как и для обычного мультиплексирования с ортогональным частотным разделением (OFDM), циклический префикс (СР) может добавляться после операции IFFT, чтобы иметь ту же длительность и формат, что и обычная длительность символа OFDM, используемая в 802.11a/g/n/ac (и, таким образом, способность спуфинга (имитации) унаследованным (legacy) станциям путем присоединения унаследованной преамбулы в начале WUS). Таким образом, унаследованные станции будут способны обнаружить передачу WUS и корректно отложить доступ к беспроводной среде. То есть, унаследованные станции будут способны обнаружить присутствие WUS, хотя они, как правило, не смогут декодировать информацию, переносимую посредством WUS.
Хотя вышеописанный подход имеет много привлекательных признаков, ему свойственна относительно низкая чувствительность, потенциально делая затруднительным прием WUS в случае реализации WUR низкой мощности.
Таким образом, существует потребность в подходах, которые позволяют осуществлять прием WUS при неблагоприятных условиях приема, будучи в то же время эффективными по энергии.
В качестве предшествующего уровня техники, можно упомянуть документ US 2007/0264963 A1. Он относится к способу и системе, использующим широкополосные сигналы для RF активации. Раскрыт способ снижения энергопотребления в беспроводной сети. Способ включает в себя периодический переход в спящий (неактивный) режим узлом приемника, широковещательную передачу сигнала одновременно в широкополосном частотном диапазоне, после пробуждения (активации) из спящего режима, прослушивание узлом приемника только первой узкой части широкополосного частотного диапазона, затем либо возвращение узла приемника в спящий режим, если уровень сигнала для широковещательно передаваемого сигнала меньше, чем предопределенный порог уровня сигнала, либо сохранение активного состояния в течение дополнительного периода времени, если уровень сигнала для широковещательно передаваемого сигнала больше, чем предопределенный порог уровня сигнала. Идея заключается в том, чтобы уменьшить мощность путем прослушивания узкополосной части широкополосного сигнала. В частности, приемник может выбрать, какую часть использовать, и передатчику не требуется знать это.
Другим документом предшествующего уровня техники является US 2012/0120859 A1. Он относится к методам сигнализации пробуждения (активации) для устройства WLAN очень низкой мощности. Раскрытый вариант осуществления обеспечивает способ сигнализации активации для устройства, представляющего собой устройство беспроводной локальной сети (WLAN) очень низкой мощности, содержащий передачу точкой доступа, действующей в WLAN, сигнала активации, который может приниматься с использованием методов низкой мощности в приемнике, ассоциированном с устройством. Идея, как представляется, заключается в использовании резервных тоновых сигналов в 802.11, чтобы передавать WUS.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Следует подчеркнуть, что термин “содержит/содержащий”, при использовании в настоящей спецификации, принят, чтобы указывать наличие упоминаемых признаков, целых чисел, этапов или компонентов, но не исключает наличия или добавления одного или более других признаков, целых чисел, этапов, компонентов или их групп. Как используется в настоящем документе, формы единственного числа предназначены также для включения форм множественного числа, если только из контекста явно не следует иное.
Задача некоторых вариантов осуществления заключается в том, чтобы преодолеть или уменьшить, устранить или исключить по меньшей мере некоторые из недостатков, упомянутых здесь, или других недостатков.
В соответствии с первым аспектом, это достигается способом для аппаратуры беспроводной связи, сконфигурированной использовать сигнал активации (WUS), передаваемый, например, точкой доступа, для активации основного приемника устройства беспроводной связи в ответ на обнаружение WUS приемником для активации (WUR) из состава устройства беспроводной связи.
Способ содержит управление шириной полосы, ассоциированной с WUS, на основе метрики условий приема для WUR.
Аппаратура беспроводной связи может представлять собой устройство беспроводной связи в соответствии с некоторыми вариантами осуществления.
Способ может, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, кроме того, содержать определение метрики условий приема для WUR путем коррелирования принятого сигнала, содержащего WUS, с опорным сигналом WUS, чтобы обеспечить экстремальное (например, максимальное или минимальное) значение корреляции, и определение метрики условий приема для WUR на основе результата этой корреляции, например, с учетом экстремального значения корреляции.
Определение метрики условий приема для WUR на основе экстремального значения корреляции может, в некоторых вариантах осуществления, содержать сравнение экстремального значения корреляции с пороговым значением условий приема, определение метрики условий приема, чтобы иметь первое значение условий приема, когда экстремальное значение корреляции выше, чем пороговое значение условий приема, и определение метрики условий приема, чтобы иметь второе значение условий приема, когда экстремальное значение корреляции не выше, чем пороговое значение условий приема.
Способ может дополнительно содержать динамическую адаптацию порогового значения условий приема на основе непосредственно предыдущей ширины полосы, ассоциированной с WUS, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления.
В некоторых вариантах осуществления, способ может дополнительно содержать сравнение экстремального значения корреляции с пороговым значением обнаружения WUS, которое ниже, чем порог условий приема, и активацию основного приемника, когда экстремальное значение корреляции больше, чем пороговое значение обнаружения WUS.
WUR может, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, содержать фильтр выбора канала для фильтрации WUS перед обнаружением. Тогда, управление шириной полосы, ассоциированной с WUS, на основе метрики условий приема может содержать управление шириной полосы фильтра выбора канала на основе метрики условий приема.
В некоторых вариантах осуществления, управление шириной полосы, ассоциированной с WUS, на основе метрики условий приема может содержать передачу сигнала, который основан на метрике условий приема, к точке доступа для управления шириной полосы WUS. Сигнал, который основан на метрике условий приема, может быть запросом ширины полосы WUS.
Аппаратура беспроводной связи может быть точкой доступа согласно некоторым вариантам осуществления.
В некоторых вариантах осуществления, управление шириной полосы, ассоциированной с WUS, на основе метрики условий приема может содержать управление шириной полосы WUS на основе метрики условий приема.
Способ может дополнительно содержать прием сигнала, который основан на метрике условий приема, от устройства беспроводной связи в соответствии с некоторыми вариантами осуществления. Сигнал, который основан на метрике условий приема, может быть запросом ширины полосы WUS.
Согласно некоторым вариантам осуществления, прием запроса ширины полосы WUS может содержать прием двух или более соответствующих запросов ширины полосы WUS от двух или более соответствующих устройств беспроводной связи, являющихся целевыми для WUS. Тогда, управление шириной полосы WUS может содержать выбор самой широкой ширины полосы среди запросов ширины полосы WUS в качестве ширины полосы WUS.
Второй аспект представляет собой компьютерный программный продукт, содержащий долговременный считываемый компьютером носитель, имеющий компьютерную программу, содержащую программные инструкции. Компьютерная программа является загружаемой в блок обработки данных и сконфигурирована, чтобы вызывать выполнение способа согласно первому аспекту, когда компьютерная программа исполняется блоком обработки данных.
Третий аспект представляет собой компоновку для аппаратуры беспроводной связи, сконфигурированной использовать сигнал активации (WUS), передаваемый, например, точкой доступа, для активации основного приемника устройства беспроводной связи в ответ на обнаружение WUS приемником для активации (WUR) из состава устройства беспроводной связи.
Компоновка содержит контроллер, сконфигурированный, чтобы вызывать управление шириной полосы, ассоциированной с WUS, на основе метрики условий приема WUR.
Четвертый аспект представляет собой устройство беспроводной связи, содержащее компоновку согласно третьему аспекту.
Пятый аспект является точкой доступа, содержащей компоновку согласно третьему аспекту.
В некоторых вариантах осуществления, любой из указанных выше аспектов может дополнительно иметь признаки, идентичные или соответствующие любым из различных признаков, как пояснено выше для любого из других аспектов.
Преимуществом некоторых вариантов осуществления является то, что обнаружение WUS может обеспечиваться в неблагоприятных условиях приема.
Это преимущество может, например, быть достигнуто с использованием относительно большой ширины полосы WUS, чтобы обеспечить возможность увеличенной максимально допустимой мощности передачи по сравнению со случаем использования относительно малой ширины полосы WUS. Поскольку максимально допустимая мощность передачи, как правило, указывается на единицу частоты (например, на поднесущую или на Гц), большая ширина полосы увеличивает максимально допустимую мощность передачи. Более высокая мощность передачи, в свою очередь, может увеличить дальность для WUS и, соответственно, может увеличить метрику качества сигнала, например, отношение сигнал–помеха (SIR), в WUR, принимающем WUS.
В качестве альтернативы или дополнительно, это преимущество может, например, быть достигнуто с использованием ширины полосы фильтра выбора канала (CSF) в WUR, который имеет по существу такую же ширину полосы, что и WUS. Большая ширина полосы CSF, как правило, увеличивает шум на выходе фильтра и, таким образом, снижает метрику качества сигнала. Меньшая ширина полосы CSF исключает часть принятой мощности WUS и, таким образом, снижает метрику качества сигнала.
Еще одним преимуществом некоторых вариантов осуществления является то, что прием WUS может обеспечиваться с низким энергопотреблением.
Это преимущество может, например, быть достигнуто с использованием ширины полосы фильтра выбора канала (CSF) в WUR, которая является относительно малой (как правило, меньше, чем ширина полосы WUS, или имеет такую же ширину полосы, что и WUS). Использование малой ширины полосы CSF, как правило, более эффективно по энергии, чем использование большой ширины полосы CSF.
Еще одним преимуществом некоторых вариантов осуществления является то, что компромисс между обеспечением возможности обнаружения WUS в неблагоприятных условиях приема и низким потреблением энергии в WUR может быть достигнут путем динамической адаптации ширины полосы WUS и/или ширины полосы CSF на основе условий приема. Как правило, относительно широкая ширина(ы) полосы может быть использована в неблагоприятных условиях приема, чтобы осуществить надежное обнаружение WUS, а относительно узкая ширина(ы) полосы может быть использована в благоприятных условиях приема, чтобы снизить энергопотребление WUR.
Некоторые варианты осуществления обеспечивают гибкую реализацию приемников и/или передатчиков активации, что позволяет осуществить улучшенное покрытие без использования большей мощности, чем это необходимо. В качестве альтернативы или дополнительно, некоторые варианты осуществления обеспечивают гибкую реализацию приемников и/или передатчиков активации, что позволяет снизить энергопотребление без ущерба для дальности.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Дополнительные задачи, признаки и преимущества будут очевидны из последующего подробного описания вариантов осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи. Чертежи не обязательно выполнены в масштабе, вместо этого акцент переносится на иллюстрацию примерных вариантов осуществления.
Фиг. 1 представляет собой блок–схему последовательности операций, иллюстрирующую этапы примерного способа в соответствии с некоторыми вариантами осуществления;
Фиг. 2, части (а) и (b), представляют собой графики, иллюстрирующие примерные значения корреляции и пороговые значения в соответствии с некоторыми вариантами осуществления;
Фиг. 3 представляет собой комбинированную блок–схему последовательности операций и диаграмму сигнализации, иллюстрирующую примерные этапы способа и сигнализацию в соответствии с некоторыми вариантами осуществления;
Фиг. 4 представляет собой комбинированную блок–схему последовательности операций и диаграмму сигнализации, иллюстрирующую примерные этапы способа и сигнализацию в соответствии с некоторыми вариантами осуществления;
Фиг. 5 представляет собой блок–схему, иллюстрирующую примерную компоновку, содержащую WUR в соответствии с некоторыми вариантами осуществления;
Фиг. 6 представляет собой схему, иллюстрирующую примерную цепь приема WUR в соответствии с некоторыми вариантами осуществления;
Фиг. 7–9 представляют собой блок–схемы, иллюстрирующие примерные компоновки в соответствии с некоторыми вариантами осуществления;
Фиг. 10 представляет собой схематичный чертеж, иллюстрирующий примерный считываемый компьютером носитель в соответствии с некоторыми вариантами осуществления; и
Фиг. 11, части (а), (b) и (c), представляют собой графики, иллюстрирующие примерные частоты пакетных ошибок (PER) как функции отношения сигнал–шум (SNR) в соответствии с некоторыми вариантами осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Как уже упоминалось выше, следует подчеркнуть, что термин “содержит/содержащий”, при использовании в настоящей спецификации, принят, чтобы указывать на наличие упомянутых признаков, целых чисел, этапов или компонентов, но не исключает наличия или добавления одного или более других признаков, целых чисел этапов, компонентов или их групп. Как используется в настоящем документе, формы единственного числа предназначены также для включения форм множественного числа, если только из контекста явно не следует иное.
Варианты осуществления настоящего раскрытия будут описаны и проиллюстрированы ниже более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи. Решения, раскрытые здесь, могут, однако, быть реализованы во многих различных формах и не должны быть истолкованы как ограниченные вариантами осуществления, изложенными в данном документе.
В дальнейшем, будут описаны варианты осуществления, где ширина полосы, ассоциированная с WUS, управляется на основе метрики условий приема для WUR. Вначале будут описаны некоторые общие варианты осуществления. Затем, примерные варианты осуществления будут описаны со ссылкой на чертежи. Следует понимать, что признак, описанный в связи с одним вариантом осуществления (или группой вариантов осуществления), как правило, может применяться также и в других вариантах осуществления, если является подходящим.
Согласно некоторым вариантам осуществления, предусмотрен способ для аппаратуры беспроводной связи, сконфигурированной использовать WUS, передаваемый, например, точкой доступа, для активации основного приемника устройства беспроводной связи в ответ на обнаружение WUS посредством WUR устройства беспроводной связи.
Согласно некоторым вариантам осуществления, аппаратура беспроводной связи может быть датчиком или аналогичным менее сложным устройством, а другая аппаратура беспроводной связи (устройство беспроводной связи или точка доступа) может передавать WUS для того, чтобы активировать датчик. Таким образом, устройство беспроводной связи может выступать в качестве “узла точки доступа”. В остальной части описания, точка доступа AP в обычном смысле отправляет WUS в аппаратуру беспроводной связи, но это не следует рассматривать как ограничение, и любое устройство, действующее в качестве узла точки доступа и передающее WUS, в равной степени применимо.
Способ содержит управление шириной полосы, ассоциированной с WUS, на основе метрики условий приема для WUR. В некоторых вариантах осуществления, способ может дополнительно содержать определение метрики условий приема.
Метрика условий приема может представлять собой любую подходящую метрику, например (но без ограничения), метрику уровня принятого уровня сигнала (например, RSSI, указатель уровня принятого сигнала), потери на трассе, отношение сигнал–шум (SNR) или подобное (например, отношение сигнал–помеха, SIR). В некоторых вариантах осуществления, метрика условий приема может быть экстремальным (например, максимальным или минимальным) значением корреляции, как будет пояснено далее.
Управление шириной полосы, ассоциированной с WUS, может, как правило, содержать обеспечение того, что первое значение условий приема обеспечивает то, что ширина полосы становится первой шириной полосы, а второе значение условий приема обеспечивает то, что ширина полосы становится второй шириной полосы, причем первая ширина полосы является более узкой, чем вторая ширина полосы, когда первое значение условий приема указывает более благоприятные условия приема, чем указываемые вторым значением условий приема.
Благоприятные и неблагоприятные условия приема могут быть определены с помощью метрики условий приема. Так, например, относительно высокое значение SIR может указывать относительно благоприятные условия приема, а относительно низкое значение SIR может указывать относительно неблагоприятные условия приема. Если используется значение корреляции, то относительно высокое максимальное значение корреляции может указывать относительно благоприятные условия приема, а относительно низкое максимальное значение корреляции может указывать относительно неблагоприятные условия приема.
Аппаратура беспроводной связи, осуществляющее способ, может представлять собой устройство беспроводной связи (WCD, например, станцию (STA), совместимую с операцией в соответствии с IEEE 802.11). Альтернативно или дополнительно, аппаратура беспроводной связи, осуществляющее способ, может представлять собой точку доступа (AP, например, совместимую с операцией в соответствии с IEEE 802.11).
В некоторых вариантах осуществления определение метрики условий приема для WUR выполняется посредством WCD. Например, это может быть достигнуто посредством коррелирования принятого сигнала, содержащего WUS, с опорным сигналом WUS, чтобы обеспечить максимальное значение корреляции, и определения метрики условий приема для WUR на основе максимального значения корреляции.
Определение метрики условий приема для WUR на основе максимального значения корреляции может, например, содержать сравнение максимального значения корреляции с пороговым значением условий приема. Когда максимальное значение корреляции выше, чем пороговое значение условий приема, то может быть определенно, что метрика условий приема имеет первое значение условий приема. Когда максимальное значение корреляции не выше, чем пороговое значение условий приема, то может быть определено, что метрика условий приема имеет второе значение условий приема.
Здесь первое значение условий приема указывает более благоприятные условия приема, чем указываемые вторым значением условий приема. Следовательно, более узкая ширина полосы должна быть применена по отношению к первому значению условий приема, чем по отношению ко второму значению условий приема.
В общем случае, может иметься одно или несколько порогов условий приема, соответствующих двум или более интервалам значений метрики условий приема, где определенная ширина полосы должна быть использована для каждого интервала.
Кроме того, как правило, пороговое значение(я) условий приема может быть статическим или динамическим. В типичном примере, пороговое значение условий приема динамически изменяется по отношению к текущей применяемой ширине полосы фильтра выбора канала (CSF) для WUR. Относительно широкая ширина полосы CSF может быть ассоциирована с относительно низким пороговым значением условий приема, и наоборот. В более общем плане, пороговое значение условий приема может быть динамически адаптируемым на основе непосредственно предыдущей ширины полосы, ассоциированной с WUS.
Обнаружение WUS может содержать сравнение максимального значения корреляции с пороговым значением обнаружения WUS, которое ниже, чем порог условий приема, и активацию основного приемника, когда максимальное значение корреляции больше, чем пороговое значение обнаружения WUS.
В соответствии с другими вариантами осуществления, также учитывается следующее наибольшее максимальное значение корреляции, т.е. локальное максимальное значение. Например, слово синхронизации может быть создано таким образом, что существует еще один пик, который стоит учитывать. Другая возможность состоит в том, чтобы иметь комплементарные последовательности, что в основном означает, что корреляция также приводит к одному или нескольким отрицательным пикам, т.е. минимальным значениям корреляции, которые могут учитываться. Другими словами, глобальные и локальные экстремальные значения могут учитываться для корреляции. Аналогично вариантам осуществления, описанным выше, могут быть определены один или несколько порогов условий приема, соответствующих двум или более интервалам значений метрики условий приема, подлежащих определению с использованием дополнительных или альтернативных экстремальных значений корреляции.
Точно так же, как для порогового значения условий приема, пороговое значение обнаружения WUS может быть динамически адаптируемым на основе непосредственно предыдущей ширины полосы, ассоциированной с WUS. В типичном примере, пороговое значение обнаружения WUS динамически изменяется по отношению к текущей применяемой ширине полосы фильтра выбора канала (CSF) для WUR. Относительно широкая ширина полосы CSF может быть ассоциирована с относительно низким пороговым значением обнаружения WUS, и наоборот. Как правило, пороговое значение обнаружения WUS ниже, чем соответствующее пороговое значение условий приема.
Как правило, тот же самый процесс корреляции и максимальное значение корреляции используется как для обнаружения WUS, так и для управления шириной полосы на основе метрики условий приема.
Как уже упоминалось, ширина полосы, ассоциированная с WUS, которая управляется на основе метрики условий приема, может быть любой или обеими из ширины полосы WUS и ширины полосы фильтра выбора канала (CSF) в WUR. CSF может представлять собой полосовой фильтр или фильтр нижних частот, как это применимо в соответствующей реализации WUR.
Когда ширина полосы CSF управляется на основе метрики условий приема, такое управление может, например, включать выбор ширины полосы CSF, которая, по существу, равна ширине полосы WUS в неблагоприятных условиях приема, и выбор ширины полосы CSF, которая является более узкой, чем ширина полосы WUS в благоприятных условиях приема.
Например, CSF, может быть уже, чем ширина полосы WUS в число раз, определяемое коэффициентом. Такой коэффициент может, в некоторых вариантах осуществления, быть числом от 1 до 8, например, 2 или 4 или 8. Коэффициент может иметь разные значения в зависимости от условий приема, так что чем более благоприятны условия, чем больше значение коэффициента. В некоторых вариантах осуществления, коэффициент может быть связан со скоростью передачи символов.
Когда ширина полосы WUS управляется на основе метрики условий приема, такое управление может, например, содержать выбор относительно широкой ширины полосы WUS в неблагоприятных условиях приема и выбор относительно узкой ширины полосы WUS в благоприятных условиях приема.
Различные комбинации также возможны. Например, узкая ширина полосы WUS может быть использована вместе с шириной полосы CSF, которая, по существу, равна ширине полосы WUS в очень благоприятных условиях приема, широкая ширина полосы WUS может быть использована вместе с шириной полосы CSF, которая является более узкой, чем ширина полосы WUS в усредненных условиях приема, и широкая ширина полосы WUS может быть использована вместе с шириной полосы CSF, которая, по существу, равна ширине полосы WUS в неблагоприятных условиях приема.
Когда ширина полосы WUS управляется на основе метрики условий приема, WCD может передавать сигнал, который основан на метрике условий приема, к точке доступа. Сигнал может указывать метрику условий приема (например, может содержать метрику условий приема). Альтернативно, сигнал, который основан на метрике условий приема, может быть запросом ширины полосы WUS (например, указывает ширину полосы WUS, подходящую для текущих условий приема WCD).
Сигнал, который основан на метрике условий приема, может передаваться передатчиком WUS, например точкой доступа, с регулярными временными интервалами, или когда происходит некоторое релевантное событие (например, изменение значения метрики условий приема).
В некоторых вариантах осуществления, запрос ширины полосы WUS может относиться к текущей используемой ширине полосы CSF WCD. Например, запрос ширины полосы WUS может указывать ширину полосы WUS, которая по существу равна текущей используемой ширине полосы CSF. В таких вариантах осуществления, запрос ширины полосы WUS может передаваться к точке доступа, когда ширина полосы CSF в WCD изменяется.
Как правило, WUS может быть направлен к одному WUR (одноадресная передача) или к множеству WUR (многоадресная или широковещательная передача).
В последнем случае, ширина полосы WUS может быть определена на основе числа WUR, являющихся целевыми для WUS. Как правило, больше целевых WUR могут быть связаны с более широкой шириной полосы WUS, и наоборот. Таким образом, число целевых WUR может рассматриваться как значение метрики условий приема, где большое число целевых WUR соответствует неблагоприятным условиям приема, и наоборот. Причина, почему число целевых WUR может быть использовано в качестве метрики, состоит в том, что условия приема могут рассматриваться как связанные с WUR с худшими условиями, так как целью является достижение всех WUR.
Например, если число целевых WUR превышает пороговое значение числа WUR, то может быть использована относительно широкая ширина полосы WUS, а если число целевых WUR не превышает пороговое значение числа WUR, то может быть использована относительно узкая ширина полосы WUS. Пороговое значение числа WUR может, например, быть установлено в один, так что узкая ширина полосы используется для одноадресной передачи, а широкая ширина полосы используется для многоадресной и широковещательной передачи.
Несколько пороговых значений числа WUR могут быть использованы для определения интервалов чисел WUR, причем каждый интервал ассоциирован с соответствующей используемой шириной полосы WUS.
Когда WUS направлен на два или более WCD и запрос ширины полосы WUS принимается каждым из двух или более WCD, самая широкая ширина полосы WUS среди запросов ширины полосы WUS может быть выбрана в качестве ширины полосы WUS.
В некоторых вариантах осуществления, WUS (направленный к одному WUR или к множеству WUR) может быть мультиплексирован в частотном измерении с другими WUS. В таких вариантах осуществления, ширина полосы WUS может управляться по отношению к тому, должен ли или нет WUS быть мультиплексированным, так что узкая ширина полосы используется, если WUS должен быть мультиплексирован. Таким образом, число отдельных WUS, подлежащих мультиплексированию для передачи, может рассматриваться как значение метрики условий приема, где большое число отдельных WUS соответствует благоприятным условиям приема, и наоборот.
Согласно одному аспекту, обеспечены способ и компоновка (конструкция) для устройства беспроводной связи (WCD). WCD сконфигурировано, чтобы использовать WUS, который имеет ширину полосы WUS и который передается, например, точкой доступа для активации основного приемника WCD в ответ на обнаружение WUS посредством WUR в WCD. WUR содержит фильтр выбора канала для фильтрации WUS перед обнаружением, и способ содержит использование ширины полосы фильтра выбора канала, которая уже, чем ширина полосы WUS, при этом компоновка содержит контроллер, сконфигурированный, чтобы вынуждать использовать ширину полосы фильтра выбора канала, которая уже, чем ширина полосы WUS.
Также обеспечена компоновка для любого одного или обоих из устройства беспроводной связи и точки доступа. Аппаратура, содержащая такую компоновку, сконфигурировано использовать WUS, передаваемый точкой доступа, для активации основного приемника устройства беспроводной связи в ответ на обнаружение WUS посредством WUR устройства беспроводной связи.
В некоторых вариантах осуществления, компоновка содержит контроллер (например, схему управления), сконфигурированный, чтобы вызывать исполнение способа, как описано выше.
В некоторых вариантах осуществления, компоновка содержит (в качестве альтернативы или дополнительно к контроллеру) схему управления шириной полосы (например, контроллер ширины полосы или модуль управления шириной полосы), сконфигурированный, чтобы управлять шириной полосы, ассоциированной с WUS, на основе метрики условий приема WUR, как описано выше.
В некоторых вариантах осуществления, компоновка содержит (в качестве альтернативы или дополнительно к контроллеру) схему определения (например, определитель или модуль определения), сконфигурированную, чтобы определять метрику условий приема WUR, как описано выше.
Фиг. 1 схематично иллюстрирует примерный способ 100 в соответствии с некоторыми вариантами осуществления. Способ может предназначаться для аппаратуры беспроводной связи (WCD или AP), сконфигурированного, чтобы использовать WUS, передаваемый точкой доступа, для активации основного приемника устройства беспроводной связи в ответ на обнаружение в WUS посредством WUR устройства беспроводной связи.
Способ начинается на опциональном этапе 110, где определяется метрика условий приема для WUR. На этапе 120, ширина полосы, ассоциированная с WUS, управляется на основе метрики условий приема для WUR, как объяснено в настоящем документе.
На фиг. 2 представлены графики, иллюстрирующие примерные значения корреляции (выход коррелятора, метрика коррелятора), включающие в себя максимальные значения 205, 206 корреляции. Графики также иллюстрируют примерные пороговые значения (порог обнаружения) 202, 204 обнаружения WUS и примерные пороговые значения (порог смягченных условий/условий с повышенными требованиями) 201, 203 условий приема.
Часть (а) иллюстрирует ситуацию, в которой используется широкий CSF, а часть (b) иллюстрирует ситуацию, в которой используется узкий CSF. Как упоминалось выше, пороговые значения 202, 204 обнаружения WUS, как правило, различны, так как различные ширины полос CSF используются в двух ситуациях. То же самое применимо к пороговым значениям 201 и 203 условий приема.
В части (а), когда максимальное значение 205 корреляции выше порога 202 обнаружения WUS, обнаруживается WUS.
Кроме того, когда максимальное значение 205 корреляции также выше порога 201 условий приема, можно предположить, что условия приема являются благоприятными (смягченные условия). CSF может переключаться на узкую ширину полосы для снижения энергопотребления, и/или может передаваться запрос на узкую ширину полосы WUS.
Однако когда максимальное значение 205 корреляции выше порога 202 обнаружения WUS, но ниже порога 201 условий приема, можно предположить, что условия приема являются неблагоприятными (условия с повышенными требованиями), и CSF может продолжать основываться на широкой ширине полосы.
В части (b), когда максимальное значение 206 корреляции выше порога 204 обнаружения WUS, обнаруживается WUS.
Кроме того, когда максимальное значение 206 корреляции также выше порога 203 условий приема, можно предположить, что условия приема являются благоприятными (смягченные условия), и CSF может продолжать основываться на узкой ширине полосы, чтобы сохранить энергопотребление на низком уровне.
Однако, когда максимальное значение 206 корреляции выше порога 204 обнаружения WUS, но ниже порога 203 условий приема, можно предположить, что условия приема являются неблагоприятными (условия с повышенными требованиями). CSF может переключаться на широкую ширину полосы, и/или может передаваться запрос на широкую ширину полосы WUS.
Фиг. 3 и 4 представляют собой комбинированные блок–схемы последовательности операций и диаграммы сигнализации, иллюстрирующие примерные этапы способа и сигнализации, когда аппаратура беспроводной связи, упомянутая в связи с фиг. 1, представляет собой WCD (фиг. 3) и AP (фиг. 4) и экстремальные значения являются максимальными значениями корреляции.
На фиг. 3, АР 350 передает WUS 391 на этапе 361, и WUS принимается посредством WCD 300 на этапе 301.
На этапе 310, WCD определяет метрику условий приема для WUR путем коррелирования принятого сигнала, содержащего WUS, с опорным сигналом WUS, чтобы обеспечить максимальное значение корреляции (иллюстрируется подэтапом 311), и определения метрики условий приема для WUR на основе максимального значения корреляции (иллюстрируется подэтапом 312). Например, подэтап 312 может содержать сравнение максимального значения корреляции с пороговым значением условий приема и определение метрики условий приема, чтобы получать первое или второе значение условий приема в зависимости от того, является ли максимальное значение корреляции более высоким, чем пороговое значение условий приема (сравнить, например, с процедурой, описанной в связи с фиг. 2).
На этапе 320, WCD управляет шириной полосы, ассоциированной с WUS, на основе метрики условий приема. Ширина полосы, ассоциированная с WUS, может быть шириной полосы CSF в WUR (иллюстрируется подэтапом 321) и/или может быть шириной полосы WUS. В последнем случае, WCD может передать запрос ширины полосы WUS 392 к АР, как иллюстрируется подэтапом 322. Запрос ширины полосы WUS принимается посредством AP на этапе 372, и АР может управлять ширину полосы WUS предыдущей передачи WUS на основе принятого запроса (иллюстрируется этапом 373).
WCD также может сравнивать максимальное значение корреляции с пороговым значением обнаружения WUS (иллюстрируется этапом 330) и активировать основной приемник, когда максимальное значение корреляции больше, чем пороговое значение обнаружения WUS (иллюстрируется этапом 340). Хотя этапы 330 и 340 были проиллюстрированы на фиг. 3 как выполняемые после этапов 310 и 320, эти этапы могут выполняться в любом порядке или частично или полностью параллельно, в зависимости от обстоятельств. Например, этапы 330 и 340 могут выполняться после подэтапа 311 и перед или параллельно с (под–) этапами 312 и 320.
На фиг. 4, WCD 400 передает запрос 492 ширины полосы WUS на этапе 401, и запрос ширины полосы WUS принимается в AP 450 на этапе 411. Альтернативно или дополнительно, АР 450 может определить число WCD, являющихся целевыми для передаваемого WUS, как иллюстрируется этапом 412. Но альтернативно или дополнительно, АР 450 может определить, должен ли WUS, подлежащий передаче, мультиплексироваться в частотной области, как иллюстрируется этапом 413.
На этапе 420, АР управляет шириной полосы, ассоциированной с WUS, на основе метрики условий приема. Ширина полосы, ассоциированная с WUS, может быть шириной полосы WUS, как указано на этапе 420. Могут быть предусмотрены многочисленные варианты определения этапа 420, и несколько примеров приведены ниже.
Если одно WCD является целевым для WUS и запрос WUS был принят от этого WCD, АР может выбрать запрошенную ширину полосы WUS. Если несколько WCD являются целевыми для WUS, АР может выбрать как можно более широкую ширину полосы WUS, чтобы учесть различные условия для различных WCD (иллюстрируется подэтапом 422). Если несколько WCD являются целевыми для WUS и запрос WUS принят от этих WCD, АР может выбрать самую широкую ширину полосы WUS среди запрошенных (иллюстрируется подэтапом 421). Если WUS должен быть мультиплексирован перед передачей, АР может выбрать узкую ширину полосы, чтобы обеспечить возможность мультиплексирования (иллюстрируется подэтапом 423).
После управления шириной полосы WUS на этапе 420, WUS 491 соответственно передается на этапе 461 и принимается посредством WCD на этапе 402.
Фиг. 5 схематично иллюстрирует примерную компоновку 500, содержащую WUR 501 и основной приемник (MR) 501.
В режиме низкой мощности, основной приемник 502 выключен (или установлен в сонный (неактивный) режим или тому подобное), и переключатель 503 установлен в положение, показанное на фиг. 5. Когда WUR обнаруживает WUS, это вызывает изменение положения переключателя (иллюстрируется управляющим сигналом 504) и активацию основного приемника (иллюстрируется управляющим сигналом 505).
Следует понимать, что другие реализации, использующие WUR, могут быть в равной степени применимы в контексте, представленном здесь, и что структура согласно фиг. 5 обеспечена только в качестве примера. Например, переключатель 503 может быть заменен схемой, обеспечивающей аналогичную функцию, или может иметься одна антенна для WUR и одна для основного приемника (делая переключатель ненужным).
Фиг. 6 схематично иллюстрирует примерную цепь 600 приема WUR в соответствии с некоторыми вариантами осуществления. Цепь приема WUR содержит малошумящий усилитель (LNA) 601 и смеситель 602 для смешивания выходного сигнала LNA с сигналом 603 локального осциллятора (гетеродина) (LO). Выходной сигнал смесителя подается на фильтр выбора канала (CSF) 605 после прохождения дополнительного усилителя 604, и отфильтрованный сигнал вводится в детектор огибающей 606. На выходе детектора огибающей предусмотрен аналого–цифровой преобразователь (ADC) 607 и коррелятор (CORR) 608.
Фиг. 7–9 представляют собой блок–схемы, иллюстрирующие примерные компоновки в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, как описано здесь.
Фиг. 7 представляет собой общую компоновку, содержащую контроллер (CNTR; схему управления или модуль управления) 700 для аппаратуры беспроводной связи. Контроллер может быть адаптирован, чтобы вызывать выполнение любого из способов, описанных в настоящем документе, например, способов согласно любой из фиг. 1, 3 и 4. Компоновка согласно фиг. 7 может содержать определитель (DET; схему определения или модуль определения) 701 для определения метрики условий приема и/или контроллер 702 ширины полосы (BWC; схему управления шириной полосы или модуль управления шириной полосы) для управления шириной полосы, ассоциированной с WUS, на основе метрики условий приема. Определитель и/или контроллер ширины полосы может содержаться в контроллере 700 или иным образом ассоциируется с ним.
Фиг. 8 представляет собой компоновку для WCD, содержащую контроллер (CNTR; схему управления или модуль управления) 800. Контроллер может быть адаптирован, чтобы вызывать выполнение любого из способов, описанных здесь для WCD, например, способов согласно любой из фиг. 1 и 3. Компоновка согласно фиг. 8 может содержать определитель (DET; схему определения или модуль определения) 801 для определения метрики условий приема и/или контроллер 802 ширины полосы (BWC; схему управления шириной полосы или модуль управления шириной полосы) для управления шириной полосы, ассоциированной с WUS, на основе метрики условий приема.
Определитель и/или контроллер ширины полосы может содержаться в контроллере 800 или иным образом ассоциироваться с ним. Компоновка может также содержать WUR 810, имеющий CSF 815. Контроллер 800 может содержаться в WUR 810 или иным образом ассоциироваться с ним. Компоновка также может содержать приемопередатчик (TX/RX; приемопередающую схему или приемопередающий модуль) 812 для передачи запроса ширины полосы WUS. Приемопередатчик 812 может, например, быть основным приемником.
Фиг. 9 представляет собой компоновку для AP, содержащую контроллер (CNTR; схему управления или блок управления) 900. Контроллер может быть адаптирован, чтобы вызывать выполнение любого из способов, описанных в настоящем документе для AP, например, способов согласно любой из фиг. 1 и 4. Компоновка согласно фиг. 9 может содержать определитель (DET; схему определения или модуль определения) 901 для определения метрики условий приема и/или контроллер 902 ширины полосы (BWC; схему управления шириной полосы или модуль управления шириной полосы) для управления шириной полосы, ассоциированной с WUS, на основе метрики условий приема. Определитель и/или контроллер ширины полосы может содержаться в контроллере 900 или иным образом ассоциироваться с ним. Компоновка также может содержать планировщик (SCH; схему планирования или модуль планирования) 913 для распределения ресурсов передачи для WUS (какие ресурсы передачи основаны на ширине полосы WUS). Компоновка может также содержать приемопередатчик (TX/RX; приемопередающую схему или приемопередающий модуль) 912 для передачи WUS.
Описанные варианты осуществления и их эквиваленты могут быть реализованы в аппаратных средствах или программном обеспечении или их комбинации. Эти варианты осуществления изобретения могут выполняться схемой общего назначения. Примеры схем общего назначения включают в себя цифровые сигнальные процессоры (DSP), центральные процессорные блоки (CPU), сопроцессорные блоки, программируемые вентильные матриц (FPGA) и другие программируемые аппаратные средства. В качестве альтернативы или дополнительно, варианты осуществления могут быть выполнены с помощью специализированных схем, таких, как специализированные интегральные схемы (ASIC). Схема общего назначения и/или специализированная схема может, например, ассоциироваться или содержаться в аппаратуре, такой как устройство беспроводной связи или точка доступа.
Варианты осуществления могут быть реализованы в электронном устройстве (таком как устройство беспроводной связи или точка доступа), содержащем компоновки, схемы и/или логику в соответствии с любым из описанных вариантов осуществления. В качестве альтернативы или дополнительно, электронное устройство (например, устройство беспроводной связи или точка доступа) может быть сконфигурировано, чтобы выполнять способы в соответствии с любым из описанных вариантов осуществления.
Согласно некоторым вариантам осуществления, компьютерный программный продукт содержит считываемый компьютером носитель, такой как, например, память универсальной последовательной шины (USB), сменная карта, встроенный накопитель или постоянная память (ROM). Фиг. 10 иллюстрирует пример считываемого компьютером носителя информации в форме компакт–диска (CD–ROM) 1000. Считываемый компьютером носитель имеет сохраненную на нем компьютерную программу, содержащую программные инструкции. Компьютерная программа загружается в процессор данных (PROC) 1020, который может, например, содержаться в устройстве беспроводной связи или точке доступа 1010. При загрузке в блок обработки данных, компьютерная программа может быть сохранена в памяти (MEM) 1030, ассоциированной с блоком обработки данных или содержащейся в нем. Согласно некоторым вариантам осуществления, компьютерная программа может, при загрузке и исполнении посредством блока обработки данных, вызывать исполнение этапов способа в соответствии, например, с любым из способов, показанных на фиг. 1, 3 и 4.
Таким образом, для достижения низкого энергопотребления в WUR, желательно использовать фильтр выбора канала с относительно малой шириной полосы (а также низкого порядка, если это возможно). Как правило, фильтр с относительно узкой шириной полосы легче реализовать как фильтр низкого порядка, чем фильтр с относительно широкой шириной полосы, если то же самое или подобное затухание должно быть достигнуто за пределами ширины полосы сигнала WUS. В некоторых сценариях, энергопотребление может быть пропорционально порядку фильтра. Таким образом, снижение энергопотребления WUR может быть достигнуто с использованием относительно узкой ширины полосы фильтра, что позволяет использовать реализации относительно низкого порядка. Например, если помехи по соседнему каналу должны быть подавлены (к примеру, при разнесении на 10 МГц), то фильтр с шириной полосы 2 МГц может быть реализован как имеющий более низкий порядок, чем фильтр с шириной полосы 8 МГц. Однако, и в случае, когда применялись бы фильтры того же самого порядка, что может упростить переключение между различными ширинами полосы, с точки зрения энергопотребления может оказаться предпочтительным использовать фильтр с более узкой шириной полосы.
С другой стороны, ввиду нормативных требований, максимальная мощность передачи, которая может быть использована, часто ограничена спектральной плотностью мощности (PSD). Это ограничение означает, что хотя может быть разрешена высокая суммарная мощность передачи, она не может быть использована, если ширина полосы сигнала слишком мала.
Так как уменьшенная мощность передачи означает, что дальность WUS будет снижена, вышеописанное приводит в результате к компромиссу между энергопотреблением приемника и дальностью передачи. Поэтому некоторые варианты осуществления обеспечивают способ и аппаратуру для гибкой сигнализации и/или приема WUS. Это будет дополнительно проиллюстрировано ниже.
Ширина полосы передаваемого WUS может быть адаптирована на основе требований дальности таким образом, что более широкая ширина полосы сигнала может быть использована, когда требования являются более жесткими, т.е. потери на трассе от передатчика к WUR выше. В качестве альтернативы или дополнительно, более широкая полоса частот может быть использована для WUS, независимо от того, требуется ли это или нет, и WUR может автономно принимать решение, какую ширину полосы использовать в CSF, чтобы минимизировать его энергопотребление. Последнее особенно подходит, когда WUS предназначен для двух или более WUR, то есть, когда WUS является сообщением широковещательной или многоадресной передачи.
Конечно, конкретная система с ее конкретными параметрами, используемая здесь для иллюстрации различных вариантов осуществления, не подразумевается как ограниченная этим. Как очевидно для специалистов в данной области техники, примеры, представленные здесь, без труда могут быть приняты для других систем с потенциально весьма различными параметрами.
Предположим, что рассматриваемая система основана на стандарте IEEE 802.11, и предположим, что используемая ширина полосы канала равна 20 МГц. Допустим теперь, что сигнал активации, используемый для WUR, составляет 4 МГц, и, сравнивая это с передачей регулярной 802.11 передачи, можно видеть, что имеется значительный штраф с точки зрения допустимой мощности передачи, которая может использоваться для сигнала активации. Это подробно описано в публикации S. Shellhammer and B. Tian, “Regulations and noise figure – Impact on SNR”, IEEE 802.11–17/0365r0, и некоторые ключевые моменты просто повторяются здесь. Для диапазона 2,4 ГГц, европейские нормы ограничивает максимальную мощность передачи 4 МГц WUS величиной 16 дБм на основе предела спектральной плотности мощности, равного 10 дБм/МГц, тогда как в то же время регулярная IEEE 802.11 передача может составлять 20 дБм. В диапазоне 5 ГГц соответствующая разница в максимально допустимой мощности передачи будет 7 дБ в Европе, США и Китае.
Принимая во внимание, что WUR предполагается очень эффективным по мощности, аргументируется (в публикации Shellhammer and Tian, “Data Rates and Coding”, IEEE 802.11–17/0670r0), что можно ожидать, что коэффициент шума (NF) для WUR примерно на 8 дБ выше, чем для регулярного приемника. Следовательно, с учетом бюджета линии связи WUR и регулярного приемопередатчика, может иметься различие в 15 дБ между этими двумя системами.
Чтобы понять некоторые варианты осуществления более легко, полезно рассмотреть достаточно общую архитектуру WUR, как показано на фиг. 6. Принятый сигнал усиливается в малошумящем усилителе (LNA) 601 и затем преобразуется с понижением частоты в смесителе 602 с радиочастоты (например, около 2,4 ГГц) на промежуточную частоту (IF), например, 10 МГц. Сигнал IF затем может быть дополнительно усилен в 604 и отфильтрован посредством фильтра выбора канала (здесь, полосовой фильтр, BPF, центрированный на IF). В стандартном приемнике, ширина полосы BPF приблизительно равна ширине полосы полезного сигнала, так что потенциально мешающие сигналы в соседних каналах ослабляются посредством BPF. Однако для обеспечения того, что ширина полосы BPF примерно такая же, что и ширина полосы полезного сигнала, требуется, чтобы частота, генерируемая гетеродином (LO), была очень точной, так как в противном случае имеется риск того, что заметная часть энергии WUS будет отфильтрована, что негативно влияет на характеристику WUR. Варианты, представленные здесь, применимы независимо от того, согласована ли ширина полосы BPF с шириной полосы WUS или используется BPF с гораздо большей шириной полосы.
Как будет видно, существует значительный выигрыш в любом случае, хотя выигрыш уменьшается, чем уже может быть сделан BPF. Использование более широкого сигнала дает выигрыш, потому что можно использовать более высокую мощность передачи (TX). Если BPF не изменяется, то выигрыш идентичен увеличению мощности ТХ. Если более узкий фильтр используется для более узкого сигнала, это улучшает характеристику для узкого сигнала, так как мощность шума, которая поступает в детектор, будет снижена. Однако, в контексте детектора огибающей, оказывается, что уменьшение ширины полосы фильтра не полностью компенсирует увеличение мощности ТХ. Выигрыш уменьшается при использовании большой ширины полосы TX, но некоторый выигрыш все еще имеется.
После BPF 605 согласно фиг. 6, сигнал демодулируется с использованием детектора огибающей 606, преобразуется в цифровой поток с помощью аналого–цифрового преобразователя (ADC) 607 и затем обрабатывается в цифровом виде. Как правило, цифровая обработка содержит, например, временную оценку посредством корреляции принимаемого сигнала с известной последовательностью синхронизации в корреляторе 608.
Хотя архитектура, проиллюстрированная на фиг. 6, в основном работает в аналоговой области, например, детектор огибающей находится перед ADC, можно вместо этого выполнить большую часть обработки приемника в цифровой области. Например, дополнительная фильтрация и детектор огибающей могут быть реализованы в цифровой области в соответствии с некоторыми вариантами осуществления.
Одной причиной для выбора относительно узкой ширины полосы для BPF является то, что она может обеспечить более низкое энергопотребление, что обычно является одним из ключевых параметров для WUR. Другой причиной для выбора относительно узкой ширины полосы WUS является то, что она легко может поместиться в канале 20 МГц и может быть более легко защищена от помех по соседним каналам 20 МГц, так как BPF будет иметь узкую ширину полосы и, следовательно, большой интервал по частоте до соседнего канала.
При выборе ширины полосы передаваемого сигнала, это обычно основано на том, какая скорость передачи данных должна поддерживаться. Чем выше скорость передачи данных, тем шире ширина полосы. В случае WUS, это не так. Привлекательное средство для генерации WUS было представлено в публикации M. Park et al. “Low–power wake–up receiver (LP–WUR) for 802.11”, IEEE 802.11–15/1307r1. Привлекательной модуляцией, чтобы использоваться для WUS, является двухпозиционная манипуляция (OOK), так как это позволяет осуществить очень простой приемник на основе детектора огибающей (сравнить с фиг. 6). В публикации Park et al. было предложено генерировать сигнал ООК с использованием такого же блока обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT), как используется для передачи регулярного IEEE 802.11 сигнала. ON тогда представляется заполнением 13 поднесущих некоторым сигналом, в то время как OFF представляется отсутствием отправляемого сигнала. Блок IFFT использует 64–точечное FFT и тактовый сигнал 20 МГц, что приводит к тому, что передаваемый сигнал (в случае ON) будет иметь ширину полосы примерно 13Ч312,5 кГц=4 МГц, так как интервал поднесущих составляет 20 МГц/64=312,5 кГц.
Так как WUS генерируется с использованием 64–точечного FFT с частотой дискретизации 20 МГц, длительность одного символа OFDM составляет 3,2 мкс. Если добавляется циклический префикс (CP) 0,8 мкс, что является обычным в IEEE 802.11, общая длительность символа OFDM, включая CP, равна 4 мкс и соответствующая скорость передачи символов, таким образом, становится равной 250 килосимволов/с (что эквивалентно 250 кб/с для WUS). Если WUS генерируется с использованием 52 поднесущих вместо этого, то есть, в четыре раза больше несущих, скорость передачи символов остается той же самой, то есть, 250 килосимволов/с (что эквивалентно 250 кб/с для WUS).
Сравнение может быть сделано в отношении того, как характеристика WUR зависит от ширины полосы WUS. Процедура работы приемника на фиг. 6 фактически не зависит от ширины полосы сигнала, единственно (возможное) исключение представляет наличие CSF 605 перед детектором огибающей.
На фиг. 11 иллюстрирует результирующие частоты пакетных ошибок (PER) для некоторых моделирований, выполненных, чтобы оценить влияние ширины полосы WUS. WUS генерируется с использованием 64–точечного FFT и добавлением CP, как описано выше. Применяется манчестерское кодирование, то есть, логический ноль представляется посредством передачи одного символа OFF, за которым следует один символ ON, в то время как логическая единица представляется посредством передачи одного символа ON, за которым следует один символ OFF. Использование манчестерского кодирования снизило эффективную скорость передачи данных до 125 кбит/с. Это позволит повысить производительность с точки зрения чувствительности, но основная причина для применения манчестерского кодирования, однако, заключается в том, что оно значительно упрощает демодуляцию сигнала. В частности, если используется обычная ООK, должно оцениваться пороговое решение, которое должно использоваться, чтобы принимать решение, соответствует ли принятый сигнал ON или OFF. С манчестерским кодированием, нет необходимости в пороге, но вместо этого решение основано на сравнении первого символа с последним, и решение принимается в пользу логического нуля, если первый символ ООK содержит меньше энергии, чем второй, и решение принимается в пользу логической единицы, если первый символ ООK содержит больше энергии, чем второй.
Смоделированная характеристика, когда никакой BPF не используется (или используется очень широкий BPF), изображена в части (а) на фиг 11. SNR определяется как мощность полезного сигнала, деленная на мощность шума после смесителя и перед CSF. Как можно видеть, характеристика WUR в основном зависит от ширины полосы WUS в этом случае. Причина, чтобы не иметь CSF вообще или использовать CSF с шириной полосы, которая значительно больше, чем ширина полосы фактического WUS, состоит в том, что это позволяет осуществить очень смягченную (релаксированную) реализацию схемы генерации частоты (LO).
Поскольку требуемое SIR является одним и тем же независимо от ширины полосы WUS, но допустимая мощность передачи пропорциональна используемой ширине полосы, потери на трассе, которые могут быть обработаны в случае, если будет использована большая ширина полосы, будут соответственно увеличены. В качестве простого примера, чтобы оценить это, рассмотрим расчет бюджета линии связи, где максимальные потери на трассе, PL, которые могут быть приняты, задаются (в дБ) следующим образом:
TX
sens
PL=P – RX [дБ],
sens
TX
sens
где RX является чувствительностью WUR, и Р является мощностью передачи. RX может быть вычислено следующим образом:
sens
RX=kТB+NF+SNR = –101+15 + (–3) = –89 дБм.
Здесь, kTB является уровнем теплового шума, вычисленным для ширины полосы 20 МГц, NF является коэффициент шума, который принимается равным 15 дБ (следуя Shellhammer и Tian, это предполагается приемлемым значением, принятым на 8 дБ выше, чем для регулярного IEEE 802.11 приемника), и –3 дБ является требуемым SNR, чтобы получить частоту ошибок кадра меньше, чем 10%, что получается из фиг. 11, часть (а).
Далее, чтобы связать это с покрытием, потери на трассе, например, при 5,5 ГГц, моделируются как функция расстояния, d, следующим образом:
10
PL=47+3,5 logd [дБ].
3,5
Здесь член 47 соответствует потерям на трассе свободного пространства для 1 метра при 5,5 ГГц, и расстояние d выражено в метрах. Коэффициент 3,5 часто используется для моделирования того, как потери на трассе зависит от расстояния (d). В случае свободного пространства, 2,0 может быть использовано вместо этого. Из Shellhammer и Tian, получаем, что максимальная мощность передачи ограничена посредством PSD до 10 дБм/МГц при 5 ГГц.
Для двух сигналов WUS, использующих 13 и 52 поднесущих, соответственно, максимальная мощность передачи, следовательно, становится 16 и 22 дБм, соответственно. Это, в свою очередь, соответствует максимальным потерям на трассе 16–(–89) = 105 дБ и 22–(–89) = 111 дБ, соответственно. Преобразуя это в покрытие, легко вычислить, что соответствующая дальность составляет 45 и 67 метров, то есть за счет увеличения ширины полосы WUS дальность увеличивается примерно на 50%. Аналогичные выводы могут быть сделаны для диапазона 2,4 ГГц и других.
В случае если было бы найдено полезным реализовать CSF с шириной полосы, соответствующей ширине полосы WUS, характеристика чувствительности будет несколько улучшена. На фиг. 11, часть (b), показана соответствующая смоделированная характеристика, но теперь с CSF с шириной полосы, которая является такой же, что и ширина полосы сигнала WUS. Как можно видеть, характеристика в некоторой степени улучшена для сигнала с меньшей шириной полосы. В частности, сигнал 4 МГц (13 поднесущих) теперь имеет требуемое SIR около –6 дБ, тогда как сигнал 16 МГц (52 поднесущих) имеет требуемую чувствительность около –4 дБ, подразумевая усиление на 2 дБ для более узкополосного сигнала.
Вывод заключается в том, что хотя SIR на входе детектора огибающей может быть значительно улучшено, это не улучшает общую характеристику соответственно. Причиной этого является фильтр нижних частот (LPF), который является частью детектора огибающей. Хотя широкополосный шум вводится в нелинейный детектор огибающей, LPF все еще подавляет высокочастотные компоненты в значительной степени.
Часть (с) на фиг. 11 иллюстрирует кривые части (b), но где SNR было нормализовано, чтобы проиллюстрировать зависимость от относительной чувствительности. То есть, в части (с) кривые характеристики чувствительности, показанные в (b), были масштабированы, принимая во внимание максимально допустимую мощность передачи. В частности, предполагая, что допустимая мощность передачи ограничена посредством PSD, сигнал с удвоенной шириной полосы сдвигается на 3 дБ влево. Принимая кривые 1111 и 1113 в части (b) в качестве примеров, характеристика приемника примерно на 2 дБ лучше для более узкого сигнала (1113, который соответствует ширине полосы WUS 4 МГц), чем для более широкого сигнала (1111, который соответствует ширине полосы WUS 16 МГц). Однако, так как сигнал 16 МГц в четыре раза шире, чем сигнал 4 МГц, он может быть передан с мощностью на 6 дБ выше, получая преимущество 4 дБ (т.е. 6–2 дБ) с точки зрения бюджета линии связи. Это усиление 4 дБ иллюстрируется сдвигом кривой 1111 в части (b) на 6 дБ влево для части (с), приводя в результате к сдвинутой версии, обозначенной 1121.
Со ссылкой на фиг. 11, может быть представлен еще один пример того, как ширина полосы CSF может быть выбрана по отношению к ширине полосы WUS. При моделировании, ширина полосы WUS может быть 4, 8 или 16 МГц (что соответствует 13, 26 или 52 поднесущим). Различные ширины полосы CSF тогда могут быть выбраны, например, как 4, 8 и 16 МГц. Примером, где ширина полосы CSF значительно меньше, чем ширина полосы WUS, был бы случай, когда ширина полосы CSF составляет 4 МГц, а ширина полосы WUS составляет 16 МГц, то есть коэффициент, упомянутый выше, будет равен 4.
Хотя выводы были основаны на супергетеродинном приемнике и полосовом фильтре (фиг. 6), принципы в равной степени применимы к гомодинному (с нулевой IF) приемнику с фильтрами нижних частот. Кроме того, приемники с низкой IF с фильтрами нижних частот или сложными полосовыми фильтрами могут быть использованы для реализации концепции.
Пример 1
: WUR с переменной шириной полосы фильтра приемника
Раскрыт приемник WUR, характеризующийся тем, что ширина полосы фильтра выбора канала может варьироваться таким образом, что более узкий фильтр может быть использован, когда условия приемника соответствуют меньшим требованиям, тогда как более широкий фильтр может быть использован, когда условия приемника соответствуют более высоким требованиям. Например, состояние с более высокими требованиями возникает, когда WUR находится на краю зоны покрытия. WUR может определить, находится ли он в условиях высоких требований, посредством метрики корреляции, полученной из кросс–корреляции принимаемого сигнала с опорным сигналом. Иллюстрация приведена на фиг. 2, часть (а), где показана метрика корреляции вместе с двумя порогами. На этом чертеже WUR использует широкий CSF. Первый порог 202 используется для обнаружения WUS. Второй порог 201, выше, чем второй, используется, чтобы определить, соответствуют ли условия слишком высоким требованиям, и CSF может быть переключен на узкий CSF. Другая иллюстрация приведена на фиг. 2, часть (b). В этом случае WUR использует узкий CSF. WUS обнаруживается, когда метрика корреляция превышает третий порог 204. Однако если метрика корреляции не превышает четвертый порог 203 (больший, чем третий порог), то условия соответствуют высоким требованиям, и указывается переключение на широкий CSF.
На фиг. 2, часть (а) представляет собой иллюстрацию определения смягченных условий в WUR. В этом примере WUR использует широкий CSF. Так как метрика 205 корреляции превышает порог 202 обнаружения WUS, обнаруживается WUS. Кроме того, так как метрика 205 корреляции также превышает порог 201 смягченных условий, WUR может переключиться на узкий CSF, чтобы уменьшить энергопотребление.
Фиг. 2, часть (b) представляет собой иллюстрацию определения условий с повышенными требованиями в WUR. В этом примере, WUR использует узкий CSF. Так как метрика 206 корреляции превышает порог 204 обнаружения WUS, обнаруживается WUS. Однако так как метрика 206 корреляции не превышает порог 203 условий с повышенными требованиями, WUR должен переключиться на широкий CSF, чтобы обеспечить хорошую производительность приемника.
Пример 2
: Сигнализация для запроса ширины полосы сигнала WUS
Раскрыт способ сигнализации запроса на ширину полосы WUS. Способ характеризуется тем, что устройство, имеющее WUR, посылает запрос к устройству, передающему WUS, запрашивающий передающее устройство использовать конкретную ширину полосы из по меньшей мере двух возможных ширин полос, где запрашиваемая ширина полосы может быть такой же, как уже используется, или ширина полосы может быть меньше, чем ширина полосы, используемая в текущее время, или ширина ширины полосы может быть больше, чем ширина полосы, используемая в текущее время.
Пример 3
: Определение ширины полосы сигнала WUS на основе обратной связи
Ширина полосы, подлежащая распределению для WUS, определяется передатчиком на основании обратной связи от по меньшей мере одного устройства, имеющего WUR. Определение может быть основано на обратной связи от одного устройства, как описано в примере 2, или оно может быть основано на принятии во внимание обратной связи от двух или более устройств. Например, в случае, если определение основано на обратной связи от двух или более устройств, решение может состоять в использовании самой большой ширины полосы частот, запрашиваемой различными устройствами, обеспечивающими обратную связь.
Пример 4
: Определение ширины полосы сигнала WUS без обратной связи
Ширина полосы, подлежащая использованию для конкретного WUS, определяется передатчиком WUS автономно, то есть без какой–либо обратной связи от потенциальных приемников WUS.
Например, ширина полосы может быть определена на основе типа передачи следующим образом. Если передача предназначена для одного WUR, то может быть распределена меньшая ширина полосы, в то время как если передача предназначена для двух или более WUR (то есть, передача представляет собой многоадресную или широковещательную передачу), то большая ширина ширины полосы может быть распределена WUS. Обоснование этого заключается в том, что более просто определяется, является ли успешной передача, предназначенная для одного устройства, чем то, принята ли корректным образом широковещательная передача всеми целевыми WUR.
Альтернативно или дополнительно, если два или более WUS должны быть мультиплексированы по частоте, то есть, с использованием мультиплексирования с частотным разделением (FDM), это может быть возможным только в том случае, если бы более узкая ширина полосы использовалась для (каждого) WUS. Поэтому ширина полосы WUS может быть определена на основе того, состоит ли передача WUS из одного WUS, и в этом случае может использоваться большая ширина полосы, или состоит ли передача из двух или более WUS, и в этом случае может быть использована меньшая ширина полосы.
Дополнительный иллюстративный пример
: Переменная ширина полосы сигнала WUS для улучшенных характеристик
Дополнительные подробности относительно этого иллюстративного примера могут быть найдены в материалах презентации на https://mentor.ieee.org/802.11/dcn/17/11–17–0662–00–00ba–simulated–wur–performance–in–frequency–selective–channels.pptx.
В Shellhammer и Tian подчеркивается, что 4 МГц сигнал активации будет нести потери около 7 дБ в разрешенной мощности TX, когда предел устанавливается посредством PSD. С точки зрения энергопотребления зрения, выгодно иметь меньшую ширину полосы; однако потери в бюджете линии связи велики. Одним предложением является позволить сигналу активации отправляться с подходящей шириной полосы, что может использоваться для получения (предпочтительно оптимального) компромисса между энергопотреблением и чувствительностью. WUR может выбирать ширину полосы фильтра выбора канала независимо от ширины полосы сигнала. Этот подход можно рассматривать как специальный случай того, что было представлено в публикации L. Wilhelmsson and M. Lopez, “Concurrent transmission of data and a wake–up signal in 802.11ax”, IEEE 802.11–17/0094r1, но без одновременной передачи данных.
Итоги соображений относительно бюджета линии связи: В Shellhammer и Tian, подчеркивается, что 4 МГц WUS будет нести потери 4 или 7 дБ в разрешенной мощности ТХ вследствие нормативных требований (различны для разных диапазонов). Кроме того, было согласовано, что рационально предположить, что коэффициент шума на 8 дБ выше для WUR. Кроме того, было показано в публикации L. Wilhelmsson, “Simulated WUR performance in frequency selective channels”, IEEE 802.11–17/0662r0, что потери в частотном разнесении для сигнала 4 МГц по сравнению с каналом 20 МГц легко могут составить несколько дБ.
Мотивация: Для компенсации относительно малой ширины полосы, скорость передачи данных должна быть уменьшена, приводя к увеличению более длинных пакетов активации, и в некоторой степени приводя к увеличению сложности (сложнее синхронизация и декодирование с прямым исправлением ошибок (FEC)). Предлагается, вместо этого увеличить ширину полосы сигнала при необходимости. Это означает соответствующее увеличение дальности, но не ценой энергопотребления, так как большая ширина полосы используется только в случае необходимости.
Модель для обработки приемника: См. фиг. 6. Детектор огибающей 606 может содержать выпрямитель (как показано) и фильтр нижних частот. Выходной сигнал ADC 607 может вводиться в коррелятор 608, а выходной сигнал коррелятора может вычитаться из выходного сигнала ADC. Затем результат может подвергаться дискретизации с понижением в 4 раза на основе результата коррелятора. ADC работает на 4Ч повышенной дискретизации относительно скорости передачи символов WUS. Коррелятор (коэффициенты +/–1) работает на сигнале с DC смещением. Манчестерское кодирование используется, поэтому не требуется оценивать DC порог принятия решения.
Варьирование ширины полосы сигнала: Ширина полосы WUS может варьироваться, например, между 4 МГц, 8 МГц и 16 МГц. Мощность WUS усиливается за счет выделения больше поднесущих для WUS. Наименьшая BW соответствует 13 поднесущим, впервые предложено в публикации M. Park et al., “Low–power wake–up receiver (LP–WUR) for 802.11”, IEEE 802.11–15/1307r1.
Смоделированная чувствительность как функция ширины полосы сигнала: Настройка моделирования, как описано в связи с фиг. 11. Характеристика в канале AWGN (аддитивный белый гауссов шум) без CSF показана на фиг. 11, часть (а). Если никакой фильтр выбора канала (CSF) не используется, ширина полосы сигнала не имеет значения с точки зрения требуемого SNR. Будет иметься соответствующий выигрыш в бюджете линии связи вследствие увеличения разрешенной мощности ТХ. Характеристика в канале AWGN с CSF показана на фиг. 11, части (b) и (с). При наличии CSF, меньшая ширина полосы сигнала обеспечивает также соответственно меньший шум на входе детектора огибающей. Выигрыш составляет около 1 дБ для 2Ч увеличения ширины полосы. Следовательно, как можно видеть на фиг. 11, часть (с), имеется выигрыш 2 дБ с точки зрения бюджета линии связи для каждого 2Ч увеличения ширины полосы.
Увеличение (шумовой) ширины полосы фильтра в выгодных условиях обусловлено фильтром нижних частот (LPF) в детекторе огибающей. Ширина полосы LPF определяется не шириной полосы сигнала, а скоростью передачи данных, и составляет 150 кГц здесь. LPF еще удаляет часть шумовой мощности, хотя сигнал пропускается через нелинейный компонент.
Аспекты реализации WUR и отношение к передаче FDM сигналов активации: Изменение ширины полосы аналогового фильтра (с сохранением всех остальных параметров теми же самыми) легко делается сдвигом входных/выходных компонентов. Нет проблем, связанных с временем переключения. Если используется широкополосный WUS, WUR с хорошими условиями канала все еще может использовать CSF с малой шириной полосы, чтобы сберечь мощность. Для многоадресной/широковещательной передачи, приемники могут принимать решение самостоятельно, какую ширину полосы фильтра использовать, если WUS передаются с большой шириной полосы. Передача нескольких WUS может обеспечиваться с помощью FDM (например, три 4 МГц WUS распределены в диапазоне частот 16 МГц). Подходы здесь могут, потенциально, рассматриваться как обобщение подхода FDM к передаче WUS, с варьируемой шириной полосы.
Примеры реализации CSF:
1) Для однопользовательских передач с использованием центрального канала 4 МГц: может быть определен фильтр Баттерворта 2–го порядка. Это удовлетворяет бюджету мощности 40 мкВт для фильтра, с применением ~40 мкВт кольцевого генератора, для которого может быть обеспечена модель фазового шума. Это может использоваться для получения результатов характеристики для примерно 100–200 мкВт WUR.
2) Для передач, использующих нецентральный канал 4МГц: Может быть определен фильтр 5–го порядка. Вновь может быть использована модель фазового шума, но шумовой профиль может быть получен из LO с более высоким энергопотреблением. Эта комбинация может быть использована для оценки усовершенствованных мульти–TX характеристик ценой повышенного энергопотребления.
В настоящем документе была сделана ссылка на различные варианты осуществления. Однако специалисту в данной области техники должны быть понятны многочисленные вариации в описанных вариантах осуществления, которые будут по–прежнему находиться в пределах объема формулы изобретения. Например, варианты осуществления способа, описанные здесь, раскрывают примерные способы посредством этапов, выполняемых в определенном порядке. Однако должно быть понятно, что эти последовательности событий могут происходить в другом порядке без отклонения от объема формулы изобретения. Кроме того, некоторые этапы способа могут выполняться параллельно, даже если они были описаны как выполняемые в определенной последовательности.
Таким же образом, следует отметить, что в описании вариантов осуществления, разбиение функциональных модулей на конкретные блоки никоим образом не предназначено для ограничения. Наоборот, эти разбиения являются просто примерами. Функциональные модули, описанные здесь как один блок, могут разбиваться на два или более блока. Кроме того, функциональные модули, описанные в данном документе как реализованные в виде двух или более блоков, могут быть объединены в меньшее их количество (например, единый блок).
Следовательно, следует понимать, что детали описанных вариантов осуществления являются просто примерами, приведенными для целей иллюстрации, и что все изменения, которые подпадают под объем, определяемый формулой изобретения, подразумеваются охватываемыми ими.