[发明专利]用于脉冲无线电唤醒的方法和系统

说明书

技术领域

本发明总体涉及实现射频唤醒，更具体地，涉及经由基于脉冲无线电的唤醒来进行唤醒。

背景技术

无线传感器网络(WNS)包括自主设备，所述自主设备在空间上分布以收集来自环境的数据并将这些数据传递至最终用户。对于自供电的无线传感器，降低功耗可以是重要的设计约束。典型地，节点以从几秒到几分钟范围内的周期来发送和接收几百比特的分组。因此，对于在空闲状态期间没有降低功耗的节点来说，每个节点中最大部分的能量是在空闲收听信道(例如，等待分组)过程中消耗掉的。其他关键方面是减小的尺寸和非常少的节点成本，这直接导致需要将组件完整集成到节点中。

可以通过对网络节点进行工作循环(长时间使网络节点进入休眠模式)来得到监控信道所消耗的能量的减小。工作循环可能需要同步算法来确保所有节点都经历同时休眠和唤醒时间。为了进行同步，一些解决方案关注于反应无线电的使用，其中节点具有响应于从另一节点接收到的信号而唤醒的能力。在J.Rabaey等的(2002)“PicoRadios forWireless Sensor Networks：The Next Challenge in Ultra-Low-PowerDesign，”Proceedings of the International Solid-State Circuits Conference中记载了一种反应无线电的讨论。这种唤醒无线电的功耗应当小于总的可用功率(例如，100μW)，还必须采用特殊架构。理想地，架构尽可能简单，如，避免下变频和复杂基带处理以达到功率目标。然而，如果没有使用在基带或中频执行信道滤波的架构，如，超外差、低IF或直接转换，则使用高Q RF滤波器(如，体声波(BAW)滤波器或微机电系统(MEMS)谐振器)来实现信道滤波。在D.C.Daly和A.P.Chandrakasan的(2006)“An energy efficient OOK transceiver for wirelesssensor networks”，IEEE RFIC Symposium以及在B.Otis、Y.Chee、R.Lu、N.Pletcher和J.M.rabaey(2004)“An ultra-low-power MEMS-based twochannel transceiver for wireless sensor networks，”Symposium on VLSICircuits中讨论了用于这些类型的滤波器的示例。在这些和其他解决方案中，信道滤波仍然允许超低功耗。如果没有使用信道滤波并且没有限制带宽，则可以将信号隐藏在来自天线的噪声信号以及由唤醒无线电电路添加的噪声下。可以在前端以更高的功率损耗为代价来降低由唤醒无线电电路添加的噪声。因此在唤醒无线电的设计中存在在完整集成(即，为了避免信道滤波)和功耗之间的权衡。

这些和其他局限性对于在无线网络中实现功率管理提出了挑战。

发明内容

本发明的各个方面针对以处理和解决上述问题的方式来实现处理器功率状态转换的方法和设备。

根据一个示例实施例，本发明针对一种在通信网络中使用的射频(RF)设备，所述通信网络具有使用(RF)协议来进行通信的RF通信设备。RF通信设备是利用RF收发器来实现的，RF收发器用于使用RF协议在网络上进行通信，并且在降低功耗模式下是可控的，在所述降低功耗模式下RF收发器不在网络上进行通信。RF通信设备还包括RF接收机，RF接收机包括包络检测器和脉冲发生器电路。包络检测器电路向脉冲发生器电路提供基于包络的信号，该基于包络的信号提示RF收发器从降低功耗模式中转换出来。这种提示是响应于基于包络的信号的，并在之后产生超过预定脉冲数目的多个脉冲。

根据另一示例实施例，本发明针对一种在通信网络中使用的方法，所述通信网络具有使用射频(RF)协议来进行通信的RF通信设备。每个RF通信设备具有RF收发器和RF接收机，所述RF收发器使用RF协议在网络上进行通信并且在降低功耗模式下是可控的，在所述降低功耗模式下RF收发器不在网络上进行通信。所述方法包括，对于一个RF通信设备：根据RF接收机接收到的RF信号来产生基于包络的信号；响应于基于包络的信号来检测有效RF脉冲信号；以及响应于检测到有效RF脉冲信号，提示RF收发器从降低功耗模式中转换出来。