專利名稱：控制連接到無線網絡的便攜式裝置的功耗的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于無線局域網(LAN)的技術，更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于減少連接到無線LAN的便攜式裝置的功耗的方法和設備。
背景技術：
圖1示出以傳統(tǒng)的一般基礎架構實現(xiàn)的無線LAN的配置。參照圖1，多個便攜式裝置32、33和34能夠使用IEEE 802.11系列標準通過接入點(AP)31發(fā)送和接收數據。便攜式裝置的示例包括個人計算機、筆記本電腦、蜂窩式電話和個人數字助理(PDA)。便攜式裝置32可通過IEEE 802.11系列標準下的協(xié)議將數據發(fā)送到另一便攜式裝置33和從另一便攜式裝置33接收數據。另外，便攜式裝置32允許用戶通過將VoIP包發(fā)送到筆記本電腦34和從筆記本電腦34接收VoIP包來引導與筆記本電腦34進行語音通信。
通常，這種連接到無線LAN的便攜式裝置不斷地需要穩(wěn)定的供電以在高速無線LAN上操作。然而，由于便攜式裝置一般是由具有有限容量的小型電池供電的，因此減少在這些裝置中的功耗變得更加重要。
在公開號為2001-075670和1999-065379的韓國專利，以及第5355518號美國專利中公開了減少無線便攜式裝置中功耗的傳統(tǒng)方法的示例。
公開號為2001-075670的韓國專利公開了一種在通信系統(tǒng)中減少電池功耗的方法，包括確定接收并解調的信號是否能夠被解碼；如果信號不能被解碼，則切斷對接收機的供電；以及如果信號可被解碼，則操作接收機。另外，公開號為1999-065379的韓國專利公開了一種無線呼叫系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用包括在從現(xiàn)有呼叫系統(tǒng)發(fā)送的信號的頭排列中的時隙號碼來確定是否以預先設置方式設置數據排列，以及如果以預先設置方式設置了數據排列，則通過供電來開啟射頻(RF)模塊。第5355518號美國專利公開了具有節(jié)能電路的接收機，該節(jié)能電路在節(jié)能模式下監(jiān)控信道，以便根據是否已經檢測到有效的編碼靜噪信號(CSS)將接收機保持在休眠模式或操作模式。
然而，上述傳統(tǒng)的方法存在一些問題，因為傳統(tǒng)的方法集中在最小化在數據傳輸期間需要的能量，或者集中在通過收集空閑時間信息并在在空閑時間期間將便攜式裝置的操作模式轉換為休眠模式來降低忙閑度的方法。因此，沒有考慮到應用程序的流量要求。而是將重點放在了優(yōu)化數據發(fā)送或數據接收上。由于這個原因，很難在整個無線系統(tǒng)中減少功耗。
在這點上，期望一種在數據傳輸期間控制功耗并降低便攜式裝置的忙閑度的方法，其中，根據應用程序的流量要求在數據傳輸期間采用了最小化能量，以及在流量要求的范圍內計算節(jié)能時間以將便攜式裝置切換到休眠模式。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種用于減少在連接到以IEEE 802.11分布式協(xié)調功能(DCF)標準實現(xiàn)的無線局域網的便攜式裝置中的功耗的方法和設備。
根據本發(fā)明的一方面，提供了一種控制便攜式無線裝置中的功耗的方法，該便攜式無線裝置在預定單位時間將數據發(fā)送到另一便攜式無線裝置，并從所述另一便攜式無線裝置接收數據。該方法包括a)在最大接收模式時間的范圍內，從所述另一便攜式無線裝置接收至少一個數據幀；b)根據便攜式無線裝置的流量要求和狀態(tài)信息，以調整的發(fā)送率將至少一個數據幀發(fā)送到所述另一便攜式無線裝置；c)在已經執(zhí)行了操作a)和操作b)之后，在預定單位時間的剩余時間，將便攜式無線裝置的當前模式切換到休眠模式。
根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種在預定單位時間將數據發(fā)送到另一便攜式無線裝置，并從所述另一便攜式無線裝置接收數據的便攜式無線裝置。該便攜式無線裝置包括用于在最大接收模式時間的范圍內，從所述另一便攜式無線裝置接收至少一個數據幀的手段；用于根據便攜式無線裝置的流量要求和狀態(tài)信息，以調整的發(fā)送率將至少一個數據幀發(fā)送到所述另一便攜式無線裝置的手段；以及用于在已經接收和發(fā)送數據之后，在預定單位時間的剩余時間，將便攜式無線裝置的當前模式切換到休眠模式的手段。


通過下面結合附圖對示例性實施例進行的詳細描述，本發(fā)明的上述和其它方面將會變得更加清楚，其中圖1示出以傳統(tǒng)的一般基礎架構實現(xiàn)的無線LAN的配置；圖2是示出根據本發(fā)明的示例性實施例的便攜式無線裝置的配置的框圖；圖3示出根據本發(fā)明的示例性實施例的無線LAN調制解調器的配置；圖4示出在單位時間周期期間便攜式無線裝置的操作；圖5是示出設置能量性能表的方法的流程圖；圖6示出在坐標平面顯示的數組的示例；圖7示出當RTS/CTS幀交換和幀分段都不執(zhí)行時數據發(fā)送和接收的示例；圖8示出當僅執(zhí)行RTS/CTS幀交換時數據發(fā)送和接收的示例；圖9示出當僅執(zhí)行RTS/CTS幀分段時數據發(fā)送和接收的示例；圖10示出當RTS/CTS幀交換和幀分段都執(zhí)行時數據發(fā)送和接收的示例；以及圖11是示出根據本發(fā)明的示例性實施例的控制便攜式無線裝置中的功耗的方法的流程圖。
具體實施例方式
以下，將參照附圖詳細說明本發(fā)明的示例性實施例。通過參照結合附圖詳細描述的本發(fā)明的示例性實施例，本發(fā)明的各方面和特點以及實現(xiàn)所述方面和特點的方法將變得清楚。然而，本發(fā)明不限于以下公開的示例性實施例，而是可以用各種形式實現(xiàn)。例如詳細的結構和部件的在說明書中定義的內容是提供的特定細節(jié)以幫助本領域的普通技術人員全面理解本發(fā)明，并且本發(fā)明僅限于權利要求的范圍。在本發(fā)明的整個描述中，相同的標號用于指示各個圖中相同的或相似的部件。
根據本發(fā)明的示例性實施例的便攜式無線裝置在IEEE 802.11DCF模式下操作。便攜式無線裝置從應用程序接收數據發(fā)送和接收要求，定義最大延遲時間為單位時間，將PS-Poll幀發(fā)送到接入點(AP)，并且接收在AP緩沖的數據。如果不再有在AP緩沖的數據，則便攜式無線裝置發(fā)送該緩沖的數據。
在便攜式無線裝置完成數據發(fā)送之后，如果在單位時間內除去用于數據發(fā)送和接收所需的時間之外的時間大于預定的閾時間，則在便攜式無線裝置中設置的無線LAN調制解調器在剩余的時間期間被切換到休眠模式。連續(xù)測量實際的發(fā)送率和實際的接收率，從而如果在應用程序的流量要求與測量的發(fā)送和接收率之間存在差異，則以調整的發(fā)送率來發(fā)送數據。此外，根據從無線LAN調制解調器提供的各種狀態(tài)信息，并參照無線LAN最佳設置的能量性能表來設置便攜式無線裝置。因此，便攜式無線裝置在數據傳輸期間使用最小功率發(fā)送數據。
圖2是示出根據本發(fā)明的示例性實施例的便攜式無線裝置100的配置的框圖。參照圖2，便攜式無線裝置100包括應用10、無線LAN調制解調器30和在應用10與無線LAN調制解調器30之間設置的功率管理模塊20。便攜式無線裝置100被配置為在應用10與無線LAN調制解調器30之間發(fā)送和接收媒體訪問控制(MAC)業(yè)務數據單元(MSDU)。即，如果無線LAN調制解調器30接收與從應用10提供的數據相應的MSDU，則無線LAN調制解調器30中設置的MAC單元將預定的MAC頭和物理層(PHY)頭添加到MSDU，并在發(fā)送之前對它們進行調制。無線LAN調制解調器30對接收的RF信號進行解調，去除PHY頭和MAC頭以恢復MSDU，并將MSDU提供給應用10。
在本發(fā)明的示例性實施例的便攜式無線裝置100中，以與現(xiàn)有的便攜式無線裝置相同的方式在應用10與無線LAN調制解調器30之間發(fā)送和接收MSDU。然而，在本發(fā)明的示例性實施例中，在應用10與無線LAN調制解調器30之間設置功率管理模塊20以有效地管理在便攜式無線裝置100與另一便攜式無線裝置之間數據發(fā)送和接收期間的功耗。
無線LAN調制解調器30根據IEEE 802.11系列標準來處理MAC層和PHY層。圖3示出根據本發(fā)明的示例性實施例的無線LAN調制解調器30的配置。
無線LAN調制解調器30包括至少一個天線1和低噪放大器(LNA)2。盡管可分別提供發(fā)送天線和接收天線，但是如果如圖3所示，一個天線用于發(fā)送和接收，則無線LAN調制解調器30還包括開關7。在此，所述開關7將發(fā)送模式切換到接收模式，反之亦然。參照圖3，如果將無線LAN調制解調器30切換到狀態(tài)“a”，則將它切換到了接收模式。另一方面，如果將無線LAN調制解調器30切換到狀態(tài)“b”，則將它切換到了發(fā)送模式。
在接收模式中，由天線1接收無線LAN射頻(RF)信號，并由LNA 2放大它。然后將放大的RF信號輸出到正交解調器3。正交解調器3將RF信號下轉換為基帶信號。為此，由本地振蕩器信號Lo1去乘RF信號。
由壓控振蕩器(VCO)提供本地振蕩器信號Lo1。由VCO通過反饋將振蕩信號提供給鎖相環(huán)(PLL)17，鎖相環(huán)設置振蕩器信號的相位。
將由正交解調器3提供的基帶信號輸入到可變增益放大器(VGA)5。VGA 5通過自動增益控制(AGC)放大基帶信號。VGA 5允許在大于LNA 2的增益的范圍內進行增益控制?？稍O置一個VGA 5或多個VGA。
低通濾波器(LPF)4對從VGA 5提供的信號進行低通濾波，以從提供的信號分離具有真實數據的頻帶。
輸出緩沖器控制從LPF 4提供的信號的電平和延遲，并將該信號提供給模數轉換器(ADC)6。ADC 6將該信號轉換為數字信號，并將該數字信號提供給基帶處理器(BBP)8。
BBP 8處理數字信號以恢復MPDU，并將MPDU提供給MAC單元9。MAC單元9解析MPDU的MAC頭，并將已去除MAC頭的數據MSDU提供給應用10。
在發(fā)送模式中，MAC單元9從應用接收MSDU，并將MAC頭添加到MSDU，然后將具有MAC頭的MSDU輸出到BBP 8。
BBP 8將PHY頭添加到MPDU以產生PHY協(xié)議數據單元(PPDU)，并將PPDU輸出到數模轉換器(DAC)16。DAC 16將從BBP 8提供的數字數據，即PPDU轉換為模擬信號。
LPF 14對從DAC 16輸出的信號執(zhí)行低通濾波，并提取與該信號相應的頻帶。VGA 15通過自動增益控制來放大從LPF 14輸出的信號。
正交調制器13將從VCO提供的本地振蕩器信號Lo2乘以從VGA 15輸出的信號，并將該信號上轉換為RF信號帶。
功率放大器12是放大從正交調制器13輸出的信號的推動放大器。放大的信號通過開關7之后，將其通過天線1發(fā)送。
現(xiàn)將參照圖2詳細描述根據本發(fā)明的示例性實施例的功率管理模塊20，其中，如表1所示定義信號“a”至信號“k”。
表1信號“a”至“k”


流量要求設置單元21從應用10接收用于數據發(fā)送和接收的流量要求，并確定所需的參數值。
流量要求設置單元21可通過應用編程接口(API)或應用程序配置信息接收流量要求。流量要求包括平均數據發(fā)送率RTxreq(Mbps)，平均數據接收率RRxreq(Mbps)，和最大延遲時間Idelayreq。平均數據發(fā)送率RTxreq(Mbps)表示在平均水平發(fā)送流傳輸數據的發(fā)送率。平均數據接收率RRxreq(Mbps)表示在平均水平接收流傳輸數據的接收率。最大延遲時間Idelayreq表示在沒有延遲的情況下顯示傳輸流數據所需的最大允許時間。因此，便攜式無線裝置100在接收到先前的流傳輸數據包之后，在最大延遲時間過去之前接收下一流傳輸數據包。
流量要求設置單元21通過所述要求計算輸出信息。輸出信息包括單位時間Tu，將在每個單位時間發(fā)送的平均數據LTxavg，將在每個單位時間接收的平均數據LRxavg，最大接收模式時間TRxmax，和最小休眠時間Tdozemin。
單位時間Tu表示在最大延遲時間Idelayreq的范圍內信標間隔Ib的最大倍數值。例如，假設最大時間延遲是200ms而信標間隔為30ms，單位時間Tu將為180ms。
由RTxreq和Tu相乘獲得平均數據LTxavg，而由RRxreq和Tu相乘獲得的平均數據LRxavg。可在便攜式無線裝置100的PHY結點實際設置的平均發(fā)送率RTxphy大于RTxreq和RRxreq之和，并小于無線LAN調制解調器的最大發(fā)送率。
最大接收模式時間TRxmax表示在單位時間Tu內連接接收數據的最大時間。便攜式無線裝置100可在單位時間Tu內排去除用于發(fā)送LTxavg的時間之外的時間內保持在接收模式。因此，可由等式1表示TRxmax。
RRxmax=Tu-LTxavgRTxreq]]>(等式1)休眠時間Tdozemin表示在具有減少功耗效果的休眠模式和空閑模式中的最小時間。如果休眠模式的時間太短，則從休眠模式切換到空閑模式消耗的能量大于在空閑模式消耗的能量。因此，如果在單位時間Tu的剩余時間小于休眠時間，則切換到休眠模式可具有減少功耗的效果。
狀態(tài)參數收集單元24從無線LAN接口收集關于無線LAN信道的操作狀態(tài)有關的各種狀態(tài)信息。能夠以管理信息庫(MIB)類型從無線LAN調制解調器30提供狀態(tài)信息。狀態(tài)參數收集單元24根據來自控制參數確定單元23的請求從無線LAN調制解調器30收集所需的狀態(tài)信息。狀態(tài)參數收集單元24處理狀態(tài)信息以獲得先前定義的狀態(tài)參數，并將該狀態(tài)參數提供給控制參數確定單元23。狀態(tài)參數收集單元24周期性地從無線LAN調制解調器30讀取分段發(fā)送次數CTxFrags和重新發(fā)送總數Cretry，并根據等式2計算將被發(fā)送的每幀的重新發(fā)送次數CRPFi。
CRPFi=Cretryi-Cretryi-1CTxFragsi-CTxFragsi-1]]>(等式2)因此，輸入到狀態(tài)參數收集單元24的信息與從無線LAN調制解調器30提供的低層狀態(tài)參數[s1，..，sl]相應。輸出到控制參數確定單元23的信息與參照能量性能表處理的參數[S1，..，Sm]相應。低層狀態(tài)參數[s1，..，sl]包括接收信號強度指示(RSSI)、短重試計數(SRC)、長重試計數(LRC)和每幀的重新發(fā)送次數CRPEi。
控制參數確定單元23參照預定的能量性能表26獲得控制參數的值。在此，控制參數基于無線LAN狀態(tài)信息和流量要求控制在滿足給出的流量要求的范圍內所需功率的最小化。即，以下面的方式檢索最優(yōu)控制參數[C1，..，Cn]每次發(fā)送數據時，基于狀態(tài)參數[S1，..，Sm]和目標數據發(fā)送率RTxrev檢索能量性能表26。
當提供給控制參數應用單元25的輸出信息與一組檢索到的最優(yōu)控制參數值相應時，控制參數確定單元23的輸入信息與RTxrev、[S1，..，Sm]和能量性能表26的檢索結果相應?？刂茀礫C1，..，Cn]包括如表2所示的參數。
表2-詳細的控制參數

能量性能表26與具有在制造過程期間設置的不同的最優(yōu)能量性能的預定的權衡(trade-off)表相應。該表的每一行包括功耗、數據發(fā)送率、控制參數值和狀態(tài)參數值。稍后將描述通過控制參數確定單元23參照能量性能表26檢索最優(yōu)控制參數值的過程。
控制參數應用單元25設置可通過無線LAN接口控制的控制參數值。即，控制參數應用單元25為無線LAN調制解調器30的每個控制參數設置從控制參數確定單元23提供的最優(yōu)控制參數值[C1，..，Cn]。
休眠模式控制單元22計算空閑時間并在空閑時間期間將無線LAN切換到休眠模式，在所述空閑時間，監(jiān)控通過無線LAN的數據發(fā)送和接收流量。即，當完成數據發(fā)送(或接收)時，休眠模式控制單元22基于流量要求計算并積累發(fā)送(或接收)的數據量及所需的時間。如果通過從當前的單位時間中減去積累的發(fā)送時間和積累的接收時間而獲得的時間大于最小休眠時間Tdozemin，則休眠模式控制單元22控制無線LAN調制解調器30在相應的時間切換到休眠模式。
從流量要求設置單元21輸入到休眠模式控制單元22的信息包括LTxavg，LRxavg，Tu，TRxmax，Tdozemin，RTxreq，和RRxreq。從休眠模式控制單元22輸出到控制參數確定單元23的信息包括目標數據發(fā)送率RTxrev。從休眠模式控制單元22輸出到無線LAN調制解調器30的信息包括用于在休眠模式下控制無線LAN調制解調器30的控制信號。
將更詳細地描述關于休眠模式控制單元22的操作。首先，休眠模式控制單元22將參數LTxacc和參數LRxacc初始化為0。參數LTxacc表示單位時間發(fā)送數據的積累長度，而參數LRxacc表示單位時間接收數據的積累長度。
然后，休眠模式控制單元22通過無線LAN調制解調器30將PS-Poll幀發(fā)送到AP，并接收在AP中緩沖的所有數據。只要沒有超過TRxmax，并且包括在接收的數據的MAC頭中的“more data bit”為1，休眠模式控制單元22繼續(xù)接收數據。在完成數據接收之后，休眠模式控制單元22從便攜式無線裝置100發(fā)送在發(fā)送隊列(未示出)中的所有數據。以這種方式，在數據接收和發(fā)送之后，計算在Tu內的剩余時間Tuleft以確定剩余時間Tuleft是否大于Tdozemin。如果剩余時間Tuleft大于Tdozemin，則休眠模式控制單元22在剩余時間Tuleft繼續(xù)在休眠模式下控制無線LAN調制解調器30。可以按這樣的方式計算剩余時間Tuleft，即，從當前時間中減去Tu的開始時間，并將所得結果從Tu中減去。
因此，便攜式無線裝置100在單位時間Tu操作的每個周期如圖4所示。如上所述，收集接收周期和發(fā)送周期(即，在單位時間內接收所有數據之后發(fā)送所有數據)，從而可獲得最大休眠周期。
以下，將參照圖5詳細描述設置能量性能表26的方法。首先，在S1，確定無線LAN調制解調器30的參數。無線LAN調制解調器30的參數包括如上所述的控制參數[C1，..，Cn]和狀態(tài)參數[S1，..，Sm]。
然后，在S2，定義無線LAN調制解調器30的能量性能模型。在這種情況下，通過具有作為獨立參數的控制參數和狀態(tài)參數的函數fenergy來確定發(fā)送能量ETxd。通過具有作為獨立參數的控制參數和狀態(tài)參數的函數fperf確定發(fā)送性能RTxd。然而，可通過稍后將描述的預定算法確定函數fenergy和fperf。即，可以按下面的方式確定發(fā)送能量ETxd和發(fā)送性能RTxd重復測量與具有特定值的控制參數和具有特定值的狀態(tài)參數相應的能量和性能，以獲得任意控制參數值和任意狀態(tài)參數值。
隨后，在S3，計算包括所有可用參數值的參數組(數組)。一個數組包括控制參數[C1，..，Cn]、狀態(tài)參數[S1，..，Sm]和與控制參數和狀態(tài)參數相應的函數fenergy和fperf。
在S4，從多個數組中選擇與最少能量消耗相應的數組，并在S5，選擇的數組設置能量性能表。
例如，假設如圖6所示，在具有水平軸RTxd和垂直軸ETxd的坐標平面上顯示包括所有可用參數值的數組。在這種情況下，在操作S4，在具有相同的相應性能R0的數組61、62、63和64之間選擇與最小能量消耗相應的數組64。以這種方式，可根據每個性能選擇在給出的性能下與最少的能量消耗相應的數組64、65、66、67和68。這些數組64、65、66、67和68設置能量性能表。
以下，將詳細描述獲得定義能量模型的函數fenergy和定義性能模型的函數fperf的方法。下面的表3示出在IEEE 802.11系列標準下的分布式協(xié)調功能(DCF)模式中根據包大小Ld、請求發(fā)送(RST)、閾值KRtsThr和分段閾值KFragThr而劃分的四種幀模式。
表3-在DCF模式中的四種幀模式

以下，通過下面四種情況定義表3的每個條件下的性能模型RTxd=fperf(C1,..,Cn,S1,..,Sm)]]>和能量模型ETxd=fenergy(C1,..,Cn,S1,..,Sm).]]>情況1在情況1中，如圖7所示請求發(fā)送/準許發(fā)送(RTS/CTS)幀交換和幀分段都不執(zhí)行。參照圖7，便攜式無線裝置100已經將數據幀發(fā)送到AP 200，但是沒有從AP 200接收到確認(ACK)。因此，便攜式無線裝置100將所述數據幀重新發(fā)送到AP 200。后來，在短幀間空隙(SIFS)之后便攜式無線裝置100從AP 200接收到ACK，并且在分布式幀間空隙(DIFS)之后進行回退。
在圖7中，可以這樣的方式定義RTxd，即由總逝去時間去除包大小Ld?？赏ㄟ^等式3獲得RTxd。
RTxd≅LdTtotalTx=Ld(Td+TAckTimeout)·CRPF+Td+TSIFS+Tack+TDIFS+TCW]]>(等式3)在等式3中，Td表示發(fā)送數據幀所需的時間，TAckTimeout表示ACK超時時間。TSIFS表示SIFS所需的時間，TDIFS表示DIFS所需的時間，Tack表示發(fā)送ACK所需的時間。另外，TCW表示競爭窗所需的時間。
ETxd表示在發(fā)送期間消耗的能量，并可由等式4表示。
ETxd=EPAd+ERFETx,d+EDSPTx,d]]>(等式4)在等式4中，ETxd可被分成由功率放大器消耗的能量EPAd，由數字信號處理器(DSP)消耗的能量EDSPTx，d，和由關于發(fā)送的其它單元消耗的能量ERFETx，d。
也可由等式5表示EPAd。在等式5中，PPATx表示當便攜式裝置100處于發(fā)送模式時消耗的功率，PPAidle表示當便攜式裝置100處于空閑模式時消耗的功率。
(等式5)EPAd=(PPATx·Td+PPAidle·TAckTimeout)·CRPF+PPATx·Td+PPAidle·(TSIFS+Tack+TDIFS+TCW)]]>可由等式6表示ERFETx，d。在等式6中，假設一個濾波器、兩個混頻器、兩個低頻濾波器和兩個DAC被用于發(fā)送數據。
(等式6)ERFETx,d=PRFETx·Td·CRPF+PRFETx·Td]]>PRFETx=Pfilt_tx+2·Pmix+2·Plpf+2·PDAC]]>可根據硬件特性預先計算Pfilt_tx，Pmix，Plpf，PDAC和EDSPTx，d。例如，它們可以是無線LAN調制解調器30的基本選擇中指定的值。
情況2在情況2中，如圖8所示執(zhí)行RTS/CTS幀交換而不執(zhí)行幀分段。參照圖8，便攜式無線裝置100已經將RTS幀發(fā)送到AP 200，但是直到CTS超時時間過去也沒有從AP 200接收到CTS幀。因此，便攜式無線裝置100將RTS幀重新發(fā)送到AP 200。隨后，在SIFS之后便攜式無線裝置100從AP 200接收到CTS幀，并在另一SIFS之后將數據幀發(fā)送到AP 200。在此，假設后面的操作與情況1中的相同。
在圖8中，可以按這樣的方式定義RTxd，即由總逝去時間去除包大小Ld?？捎傻仁?表示RTxd。
RTxd≅LdTtotalTx=Ld(Trts+TCtsTimeout)·CRPFRTS+Trts+Tcts+2·TSIFS+(Td+TAckTimeout)·CRPF+Td+TSIFS+Tack+TDIFS+TCW]]>(等式7)在等式7中，Trts表示發(fā)送RTS幀所需的時間，TCtsTimeout表示CTS超時時間，CRPFRTS表示每幀重新發(fā)送RTS幀的次數。
可由等式4表示ETxd，參照圖8，可由等式8表示等式4中的EPAd。
(等式8)EPAd=(PPATx·Trts+PPAidle·TCtsTimeout)·CRPFRTS+PPATx·Trts+PPAidle·(Tcts+2·TSIFS)+]]>(PPATx·Td+PPAidle·TAckTimeout)·CRPF+PPATx·Td+PPAidle·(TSIFS+Tack+TDIFS+TCW)]]>情況3在情況3中，如圖9所示執(zhí)行RTS/CTS幀分段而不執(zhí)行幀交換。參照圖9，便攜式無線裝置100想要將多個數據段1、2和3發(fā)送到AP 200。然而，在便攜式無線裝置100將數據段2發(fā)送到AP 200后，在ACK超時時間便攜式無線裝置100沒有從AP 200接收到ACK。因此，假設便攜式無線裝置100將段2重新發(fā)送到AP 200。在這種情況下，可由等式9表示RTxd。
(等式9)在等式9中，TFi表示發(fā)送數據段1或段2所需的時間，TFn表示最后段，即發(fā)送段3所需的時間。
同時，可由等式4表示ETxd，參照圖9，可由等式10表示等式4中的EPAd。
等式10 (PPATx·TFn+PPAidle·TAckTimeout)·CRPF+PPATx·TFn+PPAidle·(TSIFS+Tack+TDIFS+TCW)]]>情況4在情況4中，如圖10所示RTS/CTS幀交換和幀分段都執(zhí)行。參照圖10，在RTS/CTS幀交換之后，便攜式無線裝置100將多個數據段1、2和3發(fā)送到AP 200。在這種情況下，假設在發(fā)送第一RTS幀期間發(fā)生差錯，并且在發(fā)送第一數據段2期間也發(fā)生差錯。同時，可由等式11表示RTxd。
(等式11)同時，可由等式4表示ETxd，參照圖10，可由等式12表示等式4中的EPAd。
(等式12)EPAd=(PPATx·Trts+PPAidle·TCtsTimeout)·CRPFRTS+PPATx·Trts+PPAidle·(Tcts+2·TSIFS)+]]> (PPATx·TFn+PPAidle·TAckTimeout)·CRPF+PPATx·TFn+PPAidle·(TSIFS+Tack+TDIFS+TCW)]]>如上所述，圖2或圖3的每個組件可表示為諸如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或專用集成電路(ASIC)的軟件或硬件組件，但是不限于這樣的軟件或硬件組件。組件可以方便地被配置以駐留在可尋址的存儲介質上，并且可被配置以在一個或多個處理器上執(zhí)行。在組件中提供的功能可被分離成另外的組件，或者可被組合為執(zhí)行特定功能的組件。
圖11是示出根據本發(fā)明的示例性實施例的控制便攜式無線裝置中的功耗的方法的流程圖。如圖11所示，該方法包括數據接收操作S10、數據發(fā)送操作S20和休眠控制操作S30?；趩挝粫r間Tu，即在最大延遲時間Idelayreq的范圍內信標間隔Ib的最大倍數值執(zhí)行所述操作。
首先，在數據接收操作S10中，在S11，便攜式無線裝置100將PS-Poll幀發(fā)送到AP 200，并請求數據接收。如果沒有接收數據(在S12為N)，則執(zhí)行操作S21。如果存在接收數據(在S12為Y)，則在S13，便攜式無線裝置100從AP 200接收數據幀。
便攜式無線裝置100確定包括在接收的數據幀的MAC頭中的“more databit”是否為1。如果包括在接收的數據幀的MAC頭中的“more data bit”為0(在S14為N)，則沒有更多數據將從AP 200被接收。在這種情況下，執(zhí)行操作S21。如果包括在接收的數據幀的MAC頭中的“more data bit”為1(在S14為Y)，則有更多的數據從AP 200被接收。在這種情況下，在S15確定是否超過最大接收模式時間TRxmax。
如果超過了最大接收模式時間TRxmax(在S15為Y)，則盡管存在更多將被接收的數據，但是也停止數據接收，并執(zhí)行發(fā)送操作的操作S21。如果沒有超過最大接收模式時間TRxmax(在S15為N)，則在S13便攜式無線裝置100繼續(xù)接收數據幀。
在數據發(fā)送操作S20中，在S21，便攜式無線裝置100確定是否存在將被發(fā)送到AP 200的數據。如果沒有將被發(fā)送的數據(在S21為N)，則執(zhí)行操作S31。如果存在更多將被發(fā)送的數據(在S21為Y)，則在S22，便攜式無線裝置100通過狀態(tài)參數收集單元24收集狀態(tài)參數，并在S23，參照收集的狀態(tài)參數和能量性能表26獲得用于減少功耗的一組最優(yōu)控制參數值。便攜式無線裝置100將獲得的控制參數值應用于無線LAN調制解調器30。因此，在S25，無線LAN調制解調器30根據控制參數值以校正的發(fā)送率發(fā)送數據幀。隨后，如果在剩余單位時間Tu期間存在更多將被發(fā)送的數據，則重復從操作S21開始的操作。
如果操作S20結束，則在剩余單位時間Tu執(zhí)行操作S30。在休眠控制操作S30中，在S31，便攜式無線裝置100計算單位時間Tu中的剩余時間。如果剩余時間小于最小休眠時間Tdozemin(在S32為N)，則當前操作返回操作S11以執(zhí)行下一單位時間Tu的操作。如果剩余時間大于最小休眠時間Tdozemin(在S32為Y)，則在S33，在剩余時間將便攜式無線裝置100的無線LAN調制解調器30從當前模式切換到休眠模式。如果剩余時間過去，則在S34，便攜式無線裝置100返回空閑模式，并且當前操作返回到操作S11以執(zhí)行下一單位時間Tu的操作。
為了最小化無線LAN調制解調器的功耗，除實現(xiàn)降低忙閑度的方法之外，應該在數據發(fā)送期間適當地控制發(fā)送所需的功率。在降低忙閑度的方法中，考慮到應用程序的流量要求在空閑時間將無線LAN調制解調器切換到休眠模式。
在本發(fā)明的示例性實施例中，基于發(fā)送和接收率及最大延遲時間要求來計算空閑時間，并在計算的空閑時間將無線LAN調制解調器切換到休眠模式。另外，以這種方式執(zhí)行數據發(fā)送，即，連續(xù)地監(jiān)控實際的發(fā)送和接收率以計算調整的滿足流量要求的發(fā)送率。在數據發(fā)送期間檢索無線LAN調制解調器的控制參數值，從而使其與滿足所要求的數據發(fā)送率需要的最少能量相應，因而最小化了能量消耗。
盡管以示例性的目的描述了本發(fā)明的示例性實施例，但本領域的技術人員應該理解，在不脫離權利要求公開的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對其進行各種修改、添加和置換。
權利要求
1.一種控制無線裝置中的功耗的方法，該方法包括在最大接收模式時間的范圍內，從另一無線裝置接收至少一幀數據；根據無線裝置的流量要求或狀態(tài)信息，以調整的發(fā)送率將至少一幀數據發(fā)送到所述另一無線裝置；以及在預定單位時間的剩余時間，將無線裝置的當前模式切換到休眠模式。
2.如權利要求1所述的方法，其中，單位時間與在由應用請求的最大延遲時間的范圍內信標間隔的最大倍數值相應。
3.如權利要求2所述的方法，其中，以IEEE 802.11系列標準實現(xiàn)便攜式無線裝置，而所述另一無線裝置是接入點。
4.如權利要求3所述的方法，其中，用于發(fā)送和接收的數據是流傳輸數據。
5.如權利要求3所述的方法，其中，接收至少一幀數據的步驟包括(a)將PS-Poll幀發(fā)送到接入點；(b)當“more data bit”為1時，從接入點接收至少一幀數據；以及(c)在最大接收模式時間重復(a)和(b)。
6.如權利要求1所述的方法，其中，發(fā)送至少一幀數據的步驟包括收集便攜式無線裝置的狀態(tài)參數；設置能量性能表；參照收集的狀態(tài)參數和能量性能表獲得一組最優(yōu)控制參數值；使用獲得的那組最優(yōu)控制參數值來設置便攜式無線裝置的無線LAN調制解調器；以及以通過設置無線LAN調制解調器調整的發(fā)送率，將所述至少一幀數據發(fā)送到所述另一無線裝置。
7.如權利要求6所述的方法，其中，狀態(tài)參數包括以下參數中的至少一個接收信號強度指示、短重試計數、長重試計數和每幀的重新發(fā)送次數。
8.如權利要求7所述的方法，其中，以管理信息庫類型從無線LAN調制解調器提供狀態(tài)參數。
9.如權利要求6所述的方法，其中，控制參數值包括以下參數中的至少一個包發(fā)送率、包發(fā)送所需的Tx功率級、請求發(fā)送閾值、分段閾值、短重試限度和長重試限度。
10.如權利要求6所述的方法，其中，設置能量性能表的步驟包括定義能量模型和性能模型；計算包括所有可用狀態(tài)參數值的參數組；從所述參數組中基于相同的發(fā)送率選擇與最小能量消耗相應的參數組；以及使用選擇的參數組設置能量性能表。
11.如權利要求10所述的方法，其中，以下面的方式定義性能模型，從而數據發(fā)送所需的總時間與數據幀的大小相應。
12.如權利要求10所述的方法，其中，由功率放大器消耗的能量，數字信號處理器消耗的能量，和關于數據發(fā)送的其它單元消耗的能量之和定義能量模型。
13.如權利要求12所述的方法，其中，關于數據發(fā)送的單元包括混頻器、低頻濾波器和數模轉換器中的至少一個。
14.如權利要求11所述的方法，其中，通過將數據發(fā)送時間和確認發(fā)送時間與重新發(fā)送每幀的次數相乘來計算數據發(fā)送所需的總時間。
15.如權利要求12所述的方法，其中，以這樣的方式計算由功率放大器消耗的能量，即，發(fā)送功率與數據發(fā)送時間之積和空閑功率與確認發(fā)送時間之積的和再乘以每幀重新發(fā)送的次數。
16.如權利要求3所述的方法，其中，只有當剩余時間大于預定閾值時間時，才執(zhí)行切換當前模式。
17.一種基于預定單位時間將數據發(fā)送到另一無線裝置，并從所述另一無線裝置接收數據的便攜式無線裝置，該便攜式無線裝置包括用于在最大接收模式時間的范圍內，從所述另一無線裝置接收至少一個數據幀的手段；用于根據便攜式無線裝置的流量要求和狀態(tài)信息，以調整的發(fā)送率將至少一個數據幀發(fā)送到所述另一無線裝置的手段；以及用于在已經接收和發(fā)送數據之后，在預定單位時間的剩余時間，將便攜式無線裝置的當前模式切換到休眠模式的手段。
18.一種基于預定單位時間將數據發(fā)送到另一無線裝置，并從所述另一無線裝置接收數據的便攜式無線裝置，該便攜式無線裝置包括接收器，在最大接收模式時間的范圍內，從所述另一無線裝置接收至少一個數據幀；發(fā)送器，根據便攜式無線裝置的流量要求和狀態(tài)信息，以調整的發(fā)送率將至少一個數據幀發(fā)送到所述另一無線裝置；以及休眠模式控制單元，在已經接收和發(fā)送數據之后，在預定單位時間的剩余時間，將便攜式無線裝置的當前模式切換到休眠模式。
19.如權利要求18所述的便攜式無線裝置，其中，單位時間與由應用請求的最大延遲時間的范圍內信標間隔的最大倍數值相應。
20.如權利要求18所述的便攜式無線裝置，其中，所述裝置能夠實現(xiàn)IEEE 802.11系列標準。
21.如權利要求18所述的便攜式無線裝置，其中，所述裝置能夠發(fā)送和接收流傳輸數據。
22.如權利要求18所述的便攜式無線裝置，還包括無線局域網調制解調器。
全文摘要
一種用于控制無線裝置中的功耗的方法和設備，該無線裝置基于預定單位時間將數據發(fā)送到另一無線裝置，并從所述另一無線裝置接收數據，所述方法和設備包括在最大接收模式時間的范圍內，從所述另一無線裝置接收至少一個數據幀；根據便攜式無線裝置的流量要求和狀態(tài)信息，以調整的發(fā)送率將至少一個數據發(fā)送到所述另一無線裝置；以及在單位時間的剩余時間，將便攜式無線裝置的當前模式切換到休眠模式。
文檔編號H04B7/26GK1925655SQ200610115499
公開日2007年3月7日 申請日期2006年8月11日 優(yōu)先權日2005年9月1日
發(fā)明者丁京鎮(zhèn), 徐尚范 申請人:三星電子株式會社