[发明专利]降低无线装置的能耗

说明书

政府条款

本发明是以国家自然基金授予的许可号为CNS0905143的政府支持而做出的。政府对本发明有特权。

对相关申请的交叉引用

该申请要求2012年4月5日提交的美国实用申请第13/439,900号的优先权和2011年4月8日提交的美国临时申请第61/473,356号的权益。以上申请的全部公开内容通过引用而合并于此。

技术领域

本公开涉及降低无线装置的能耗。

背景技术

物理层技术的持续发展已使得WiFi能够以低成本支持高数据速率，因此变得广泛运用在联网基础设施和移动装置（诸如膝上型电脑、智能电话、上网本和平板PC）中。虽然其具有高性能和廉价的可用性，但是WiFi的能效仍是有挑战性的问题。例如，WiFi在当前膝上型电脑中占了多于10%的能耗。甚至在没有分组传输的情况下，其也可能将GSM蜂窝电话的功耗提升14倍。

WiFi的低能效源自于其固有的CSMA机制，即无线电设备必须持续执行空闲监听（IL）以便检测不可预测地到达的分组或者评估纯信道（clear channel）。不幸的是，IL的功耗与有效传送/接收的功耗相当。更糟的是，WiFi客户端由于MAC级竞争和网络级延迟而易于在IL方面花费大部分时间。因此，使得IL的能耗最小化对WiFi的能效至关重要。

降低IL的能量成本的自然方式是休眠调度。在WiFi的节电模式（PSM）及其变型中，客户端可以自适应地休眠，并且仅当其打算传送分组或者期望接收分组时才醒来。AP对下行链路分组进行缓存并且仅在客户端醒来之后才进行传送。PSM通过聚集下行链路分组而在本质上对流量（traffic）进行整形，从而减少由网络级潜伏时间而引起的接收机等待时间。然而，其无法减少与载波侦听和竞争相关联的IL时间。通过对实际WiFi网络的深入的基于轨迹的分析，发现即使在启用PSM的情况下IL也仍然主要占据了客户端的能耗：在繁忙网络中其占了客户端多于80%的能耗以及在相对空闲的网络中占了60%。

因为由于WiFi的CSMA而无法进一步减少IL时间，因此开发了另外的方面（降低IL功耗）以便使得其能量成本最小化。理想地，如果知道确切的空闲时期，则无线电设备可以在IL期间被切断或者被置于休眠，并且在需要时醒来并对分组进行处理。然而，由于CSMA的分布式和异步的性质，分组之间的空闲时间大范围地且不可预测地变化。空闲间隔的过低估计将浪费移动装置的能量，而过高估计使得无线电设备在休眠期间漏掉所有进入分组。

因此，期望降低在空闲监听时期期间的功耗从而降低无线移动装置的功耗。该部分提供了与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。

发明内容

提出了用于降低无线通信装置的功耗的计算机实现方法。该方法包括：在装置的空闲监听时期期间降低时钟的时钟速率；以降低后的时钟速率检测新分组的存在；基于在数据分组之前的定制前同步码而确定数据分组是否是计划给该装置的；以及当数据分组是计划给该装置的时将时钟速率恢复为全时钟速率。相反，当数据分组不是计划给该装置时，继续以降低后的时钟速率运行时钟。

该部分提供了本公开的一般概述，并且不是其完全范围或其全部特征的全面公开。另外的可应用领域将从这里所提供的描述而变得明显。该发明内容中的描述和具体示例旨在仅用于说明目的而不旨在限制本公开的范围。

附图说明

图1是示出典型WiFi接收机的架构的图；

图2是提供所提出的用于降低无线通信装置的功耗的方法的概况的流程图；

图3A和图3B是分别示出根据所提出的方法的、当接收和传送数据分组时的操作流程的图；

图4是示出与802.11数据分组结合的示例性M前同步码结构的图；

图5是示出使用采样率不变检测算法来检测M前同步码的曲线图；

图6是示出地址共享方案的性能的曲线图；

图7是示出集成了所提出的用于降低功耗的方法的WiFi接收机的架构的图；

图8是集成了所提出的用于降低功耗的方法的示例性状态机的图；

图9A和图9B是示出采样率不变检测（SRID）算法的性能的曲线图；

图10是示出与唯一地址的数量有关的检测性能的曲线图；

图11是用于评估SRID算法的示例性网络拓扑的图；

图12A和图12B是示出根据节点位置的SRID性能的图表；

图13A和图13B是示出对于所提出的用于降低功耗的方法的能量节约的曲线图；