JP2007504706A

JP2007504706A - 無線ネットワーク装置におけるエネルギ効率の良い信号検出に関するシステム及び方法

Info

Publication number: JP2007504706A
Application number: JP2006524522A
Authority: JP
Inventors: ヒルベルトツァン
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2004-08-29
Publication date: 2007-03-01
Also published as: CN1842968A; EP1661253A1; WO2005022760A1; KR20060121827A; US20070087723A1

Abstract

データフレームなどの入力信号が、無線局(300)のＲＦ段(302)において検出される。このことは、ベースバンド段(304)が、入力信号が検出されるまで、低電力状態に又はオフ状態にあることを可能にする。入力信号をＲＦ段(302)において検出することによって、ベースバンド段(304)によって消費される電力量は、有利に低減される。入力信号が検出される場合、ＲＦ段(302)は、ベースバンド段(304)を活動状態にするために、ベースバンド段(304)へ送られる活動化信号を発生する。ベースバンド段(304)は、活動状態にされると、信号を受信し、信号処理及びデータ復元動作を実行する。

Description

本発明は、無線ネットワークシステムに関し、更に特には、無線ネットワーク装置における信号検出に係る。本発明は、より特には、無線ネットワーク装置におけるエネルギ効率の良い信号検出に関するシステム及び方法に関する。

無線技術における近年の及び継続中の革新は、無線ネットワークシステムを含む多数の応用例における無線システムの利用の増加になっている。この利用の増加は、無線ネットワークにおけるデータ送信において支援する効率の良い装置に関する必要性につながった。斯様な装置の１つは、無線局へ接続されたアンテナにおいて入力信号を検出する信号検出器である。

図１は、従来技術による無線局を図示する。無線局１００は、ＲＦ段１０２及びベースバンド段１０４を含む。ＲＦ段１０２は、受信器部１０６及び送信器部１０８を含む。ベースバンド段１０４も、受信器部１１０及び送信器部１１２を含む。ベースバンド段１０４は、通常、計算機、個人用デジタル補助装置（ＰＤＡ）、プリンタ又はデータ記憶媒体（図示せず）のような装置に接続される。

図２は、ベースバンド段１０４のブロック図である。ベースバンド段１０４における受信器１１０の機能のうちの１つは、アンテナ１１４における入力信号の検出である。アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）２００が、ＲＦ段１０２からアナログベースバンド信号をライン１１６において受信し、該信号をデジタル信号に変換する。このデジタル信号は、データフレームが無線局１００によって受信されているかを検出する検出器２０２へ入力される。データフレームが受信されていた場合、該信号は、信号処理及びデータ復元のためにベースバンド演算部２０４へ入力される。

入力信号が受信される時間が不可知であるので、無線局１００における両方の受信器１０６及び１１０は、いかなる時もオンでなければならない。したがって、電力が、ＲＦ段１０２へ及びベースバンド段１０４へ継続的に供給されなければならない。通例には、バッテリが、電力を無線局１００へ供給する。しかし、継続的な電源供給の必要性は、バッテリが作動状態である時間量を減少させる。

本発明に従い、無線ネットワークにおけるエネルギ効率の良い信号検出に関するシステム及び方法が提供される。

データフレームなどの入力信号が、無線局のＲＦ段において検出される。このことは、入力信号が検出されるまで、ベースバンド段が、低電力状態に又はオフ状態にあることを可能にする。入力信号をＲＦ段において検出することによって、ベースバンド段によって消費される電力量が、有利に低減される。入力信号が検出される場合、ＲＦ段は、ベースバンド段を活動状態にするために、ベースバンド段へ送られる活動化信号を発生する。ベースバンド段は、活動状態にされると、信号を受信し、信号処理及びデータ復元動作を実行する。

本発明は、無線ネットワーク装置におけるエネルギ効率の良い信号検出に関するシステム及び方法に関する。以下の記載は、当業者が本発明を作製し使用することを可能にするために提示され、かつ特許出願及びその要件に関連して提供される。本発明に従う、開示される実施例に対する様々な変更態様は、当業者にとって容易に明らかであり、本文書における一般的な原理は、本発明に従う他の実施例にも適用され得る。したがって、本発明は、示される実施例に制限されるように意図されていないが、添付の請求項と及び本文書において記載される原理及び特徴と一致する最も広範囲を与えられるべきである。

以下に、複数の図面を参照にして、特に図３を参照にして、本発明に従う無線局のブロック図が示される。無線局３００は、ＲＦ段３０２及びベースバンド段３０４を含む。ＲＦ段３０２は、受信器部３０６及び送信器部３０８を含む。ＲＦ段３０２は、通常、１つ又は複数の集積回路におけるアナログ段として実装される。ベースバンド段３０４は、受信器部３１０及び送信器部３１２を含む。ベースバンド段３０４は、通常、１つ又は複数の集積回路においてデジタル段として実装される。

入力信号の検出は、本発明に従うこの実施例においてＲＦ段３０２における受信器３０６において実行される。このことは、ベースバンド段３０４における受信器３１０が、信号が検出されるまで、低電力状態又はオフ状態にあることを可能にする。ＲＦ段３０２において入力信号を検出することによって、ベースバンド段３０４によって消費される電力量が、有利に低減される。

入力信号が検出される場合、活動化信号が、ＲＦ段３０２によって発生され、ベースバンド段３０４における受信器３１０へライン３１４において送られる。活動化信号は、ベースバンド段３０４における受信器３１０が低電力状態から活動電力状態に移行するようにさせる。このことは、様々な技術を用いて達成され得る。例えば、本発明に従う１つの実施例において、活動化信号は、受信器３１０におけるクロック３１６へ入力され得、その次に受信器３１０におけるコンポーネントを活動状態にする。本発明に従う別の実施例において、活動化信号は、スイッチをオンにするために又は受信器３１０に供給される電力を増加するために、電源へ入力され得る。受信器３１０が活動状態にされると、ベースバンド段３０４は、信号を受信し、信号処理及びデータ復元動作を実行する。当業者は、ベースバンド段３０４における受信器３１０を活動状態にする他の方法が、本発明に従い実行され得ることを認識し得る。

無線ネットワークにおいて、入力信号は、通常、データフレームとしてフォーマットされる。図４は、本発明に従い利用され得るデータフレームの図示である。データフレーム４００は、プリアンブル４０２及びペイロード４０４を含む。プリアンブル４０２は、通常、フレーム検出に関するデータを含む。ペイロード４０４は、通常、データの復元に関する情報及びデータを含む。

本発明に従うこの実施例において、無線局３００は、無線ローカルエリアネットワークを管理するIEEE802.11又は802.11b標準に従い動作する。802.11及び802.11b標準は、フレーム検出に関してプリアンブル４０２においてバーカー(Barker)シーケンス(+1,-1,+1,+1,-1,+1,+1,+1,-1,-1,-1)を利用する。したがって、ＲＦ段３０２における受信器３０６は、バーカーシーケンスを検出する及びデータフレームの存在を決定するために入力信号を分析する。

バーカーシーケンス以外のシーケンスが、本発明に従い検出されてもよい。例えば、IEEE802.11a及び802.11g標準は、フレーム検出に関してＯＦＤＭ(直交周波数分割多重)符号のシーケンスを利用する。ＲＦ段は、本発明に従う他の実施例において、信号すなわちデータフレームの存在を決定するために、ＯＦＤＭ符号のシーケンスを検出し得る。

図５は、図４に示されるＲＦ段の一実施例のブロック図である。受信器３０６は、低雑音増幅器５００、ダウンコンバージョン演算部５０２及び検出器５０４を含む。入力信号は、IEEE802.11標準の元で2.4GHzにおいて送信される。この2.4GHz信号は、ベースバンド段に送られる前にダウンモジュレーションされなければならない。ダウンコンバージョン演算部５０２は、このダウンモジュレーションを実行する。検出器５０４は、各入力データフレームにおけるバーカーシーケンスを検出し、ベースバンド段３０４における受信器３１０を活動状態にするために、ベースバンド段に送信される活動化信号を発生する。

以下において図６を参照にして、本発明に従う第１実施例における、図５に示される検出器のブロック図が示される。検出器５０４は、遅延部６００、相関器６０２及びピーク検出器６０４を含む。入力信号は、所定の時間遅延を該信号に挿入するために、遅延部６００に入力される。その後、入力信号及び遅延入力信号の両方は、相関器６０２に入力される。相関器６０２は、本発明に従うこの実施例において、乗算器である。したがって、相関器６０２は、より容易に検出されるピークを有する信号を生成するために、入力信号を遅延入力信号と乗算する。

ピーク検出器及びピークカウンタ６０４は、相関器６０２から出力される信号におけるバーカーシーケンスを検出する。ピーク検出器及びピークカウンタ６０４は、ベースバンド段３０４における受信器３１０へ送られる活動化信号を発生する。活動化信号は、受信器３１０を活動状態にし、受信器３１０が低電力状態から高（すなわち活動）電力状態へ移行するようにさせる。受信器３１０が高電力状態にある場合、ベースバンド段３０４は、入力データフレームを受信し、処理する。受信器３１０は、フレームが処理された後に、低電力又はオフ状態に戻される。受信器３１０は、ＲＦ段３０２における受信器３０６が新たな入力フレームを検出するまで、低電力状態又はオフ状態のままでいる。

図７は、図６に示される相関器に入力される入力信号波形及び遅延入力信号波形を図示する。より認識可能なピークを有する信号は、入力信号７００及び遅延入力信号７０２が乗算されると生成される。図８は、相関器６０２から出力される信号の波形を示す。

以下において図９を参照にして、本発明に従う第２実施例における、図５に示される検出器のブロック図が示される。検出器５０４は、整合フィルタ９００及びピーク検出器９０２を含む。整合フィルタ９００は、本発明に従うこの実施例において、連続的時間有限応答フィルタ(continuous time finite response filter)として実装され得る。本発明に従う他の実施例において、整合フィルタ９００は、離散的時間有限応答フィルタ(discrete time finite response filter)として実装され得る。

整合フィルタの係数は、バーカー疑似雑音符号+1,-1,+1,+1,-1,+1,+1,+1,-1,-1,-1によって規定される。タップ遅延は、１Mbps対1μsのデータ比率によって規定される。バーカーシーケンスは、整合フィルタ９００の出力においてピーク検出器９０２によって検出される。シーケンスが検出されると、ピーク検出器９０２は、ベースバンド段３０４における受信器３１０へ送られる活動化信号を発生する。活動化信号は、受信器３１０を活動状態にし、これにより、ベースバンド段３０４が入力データフレームを処理するのを可能にする。受信器３１０は、フレームが処理された後に低電力状態又はオフ状態に戻され、ＲＦ段３０２における受信器３０６が新たな入力フレームを検出するまで、低電力状態又はオフ状態のままでいる。

本発明は、IEEE802.11及び802.11bに規定されるバーカーシーケンスを検出することに関連して記載されているが、本発明に従う実施例は、この応用例に制限されない。他の種類のシーケンスも、本発明に従う無線局のＲＦ段において検出され得る。シーケンスの長さ及び複雑さは、シーケンスが無線局におけるＲＦ段において又はベースバンド段において検出されるべきかを決定する場合に考慮するべき要因のうちの２つに過ぎない。

図１は、従来技術による無線局のブロック図である。図２は、図１に示されるベースバンド段のブロック図である。図３は、本発明に従う無線局のブロック図である。図４は、本発明に従い利用され得るデータフレームの例示である。図５は、図４に示されるＲＦ段の一実施例のブロック図である。図６は、本発明に従う第１実施例における、図５に示される検出器のブロック図である。図７は、図６に示される相関器へ入力される入力信号波形及び遅延入力信号波形を図示する。図8は、図６に示される相関器から出力される信号の波形を示す。図９は、本発明に従う第２実施例における図５に示される検出器のブロック図を示す。

Claims

無線局におけるＲＦ段であって、前記無線局によって受信される入力信号におけるシーケンスを検出するとともに前記入力信号における前記シーケンスの検出に応答して活動化信号を発生する検出器を備えるＲＦ段。
前記無線局におけるベースバンド段が、前記活動化信号を受信し、前記活動化信号の受信に応答して低電力状態から活動電力状態へ移行することを特徴とする、請求項１に記載のＲＦ段。
前記検出器が、所定の時間遅延を前記入力信号に挿入する遅延部と、前記入力信号及び前記遅延入力信号を受信するとともに相関信号を発生する相関器と、前記相関信号を受信するとともに前記シーケンスを検出するピーク検出器と、を備え、前記ピーク検出器が、前記シーケンスの検出に応答して前記活動化信号を発生することを特徴とする、請求項１に記載のＲＦ段。
前記シーケンスによって規定される係数を有し、前記シーケンスが前記入力信号に含まれる場合に整合信号を発生する整合フィルタと、前記整合信号を前記整合フィルタから受信するとともに、前記整合フィルタからの前記整合信号の受信に応答して前記活動化信号を発生するピーク検出器と、を前記検出器が備えることを特徴とする、請求項１に記載のＲＦ段。
前記入力信号が、前記シーケンスを含むデータフレームを有し、前記シーケンスが、バーカーシーケンスを含むことを特徴とする、請求項５に記載のＲＦ段。
前記入力信号が、前記シーケンスを含むデータフレームを有し、前記シーケンスが、ＯＦＤＭ符号のシーケンスを含むことを特徴とする、請求項５に記載のＲＦ段。
無線局であって、信号が前記無線局によって受信されない場合に低電力状態にあるベースバンド段と、前記無線局によって受信される信号におけるシーケンスを検出するとともに、前記シーケンスの検出に応答して活動化信号を発生するＲＦ段と、を備え、前記活動化信号が、前記ベースバンド段へ送られて、前記ベースバンド段が、前記低電力状態から活動電力状態へ移行するようにさせる無線局。
前記ＲＦ段が、前記無線局によって受信される前記信号における前記シーケンスを検出するとともに、前記シーケンスの検出に応答して前記活動化信号を発生する受信器を備えることを特徴とする、請求項７に記載の無線局。
前記受信器が、前記信号における前記シーケンスを検出するとともに、前記シーケンスの検出に応答して前記活動化信号を発生する検出器を備えることを特徴とする、請求項８に記載の無線局。
前記検出器が、所定の時間遅延を前記信号へ挿入する遅延部と、前記信号及び前記遅延信号を受信するとともに相関信号を発生する相関器と、前記相関信号を受信するとともに前記シーケンスを検出するピーク検出器と、を備え、前記ピーク検出器が、前記シーケンスの検出に応答して前記活動化信号を発生することを特徴とする、請求項９に記載の無線局。
前記シーケンスによって規定される係数を有し、前記信号を受信するとともに、前記シーケンスが前記入力信号において含まれる場合に整合信号を発生する整合フィルタと、前記整合信号を前記整合フィルタから受信するとともに、前記整合フィルタからの前記整合信号の受信に応答して前記活動化信号を発生するピーク検出器と、を前記検出器が備えることを特徴とする、請求項９に記載の無線局。
前記信号が、前記シーケンスを含むデータフレームを有し、前記シーケンスが、バーカーシーケンスを含むことを特徴とする、請求項７に記載の無線局。
前記信号が、前記シーケンスを含むデータフレームを有し、前記シーケンスが、ＯＦＤＭ符号のシーケンスを含むことを特徴とする、請求項７に記載の無線局。
無線局によって受信される信号におけるシーケンスを検出する方法であって、前記無線局におけるＲＦ段において前記シーケンスを検出するステップと、前記シーケンスの検出に応答して活動化信号を発生するステップと、を有する方法。
前記活動化信号を前記無線局におけるベースバンド段へ送信し、前記ベースバンド段が低電力状態から活動電力状態へ移行するようにさせるステップを更に有する、請求項１４に記載の方法。
前記無線局におけるＲＦ段において前記シーケンスを検出するステップが、前記無線局の前記ＲＦ段における検出器において前記シーケンスを検出するステップを有することを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
前記無線局の前記ＲＦ段における検出器において前記シーケンスを検出するステップが、前記信号を、所定の時間遅延を前記信号に挿入する遅延部へ入力するステップと、前記信号及び前記遅延信号を、相関信号を発生する相関器へ入力するステップと、前記相関信号を、前記シーケンスを検出するピーク検出器へ入力するステップと、を有することを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
前記無線局の前記ＲＦ段における検出器において前記シーケンスを検出するステップが、前記信号を、前記シーケンスによって規定される係数を有する整合フィルタへ入力するステップと、前記シーケンスが前記入力信号に含まれる場合に整合信号を発生するステップと、前記整合信号をピーク検出器へ入力し、前記ピーク検出器が、前記整合フィルタからの前記整合信号の受信に応答して前記活動化信号を発生させるステップと、を有することを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
前記信号が、前記シーケンスを含むデータフレームを有し、前記シーケンスが、バーカーシーケンスを含むことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
前記信号が、前記シーケンスを含むデータフレームを有し、前記シーケンスが、ＯＦＤＭ符号のシーケンスを含むことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。