用于降低无线通信中的功耗的系统和方法

用于降低无线通信中的功耗的系统和方法
【专利摘要】描述了一种用于减小传输干扰的方法。所述方法包括：协商从无线设备的接收窗。所述方法还包括：交换与所述从无线设备的时钟和主无线设备的时钟相关的定时不确定度信息。所述方法还包括：基于所述接收窗和所述定时不确定度信息来在同一频率上多次发送分组。
【专利说明】
用于降低无线通信中的功耗的系统和方法
技术领域
[0001] 本公开内容总体上涉及无线通信。更具体地说，本公开内容涉及用于降低无线通 信中的功耗的系统和方法。
【背景技术】
[0002] 在过去几十年中，电子设备的使用已变得十分普遍。具体而言，电子技术的进步已 降低了日益复杂且有用的电子设备的成本。成本降低和消费者需求已经使电子设备的使用 激增，从而使得电子设备在现代社会中实际上是无处不在。随着电子设备使用的扩展，对新 的和改进的电子设备特征的需求也得以扩展。更具体而言，更快、更高效或以更高质量执行 功能的电子设备通常是受追捧的。
[0003] 许多电子设备可以利用不同通信技术。例如，无线设备可以与一个或多个无线设 备通信。每个无线设备可以在通信期间使用时钟。然而，这些时钟可能具有固有的定时不确 定度。可以通过在定时不确定度补偿期间降低功耗来实现益处。

【发明内容】

[0004] 描述了一种用于降低功耗的方法。所述方法包括:协商从无线设备的接收窗。所述 方法还包括:交换与所述从无线设备的时钟和主无线设备的时钟相关的定时不确定度信 息。所述方法还包括:基于所述接收窗和所述定时不确定度信息来在同一频率上多次发送 分组。
[0005] 所述分组可以是蓝牙低能量分组。所述方法可以由所述主无线设备执行。所述主 无线设备可以利用轮询的多址方案在时分双工系统中操作。
[0006] 所述定时不确定度信息可以与所述从无线设备和所述主无线设备的时钟漂移相 关。所述接收窗可以是所述从无线设备为接收所述分组的至少一个传输而必须保持唤醒的 最大时间。
[0007] 所述发送可以包括:动态地确定要发送所述分组多少次以使得所述从无线设备将 接收所述分组至少一次。所述方法还可以包括:基于所述定时不确定度信息来确定要发送 的分组数量。
[0008] 还描述了一种用于降低功耗的装置。所述装置包括处理器、与所述处理器相电通 信的存储器以及存储在所述存储器中的可执行指令。所述装置协商从无线设备的接收窗。 所述装置交换与所述从无线设备的时钟和主无线设备的时钟相关的定时不确定度信息。所 述装置基于所述接收窗和所述定时不确定度信息来在同一频率上多次发送分组。
[0009] 还描述了一种用于降低功耗的无线设备。所述无线设备包括：用于协商从无线设 备的接收窗的单元。所述无线设备还包括：用于交换与所述从无线设备的时钟和主无线设 备的时钟相关的定时不确定度信息的单元。所述无线设备还包括：用于基于所述接收窗和 所述定时不确定度信息来在同一频率上多次发送分组的单元。
[0010]还描述了一种用于降低功耗的计算机程序产品。所述计算机程序产品包括在其上 具有指令的非暂时性计算机可读介质。所述指令包括：用于使得主无线设备协商从无线设 备的接收窗的代码。所述指令还包括：用于使得所述主无线设备交换与所述从无线设备的 时钟和所述主无线设备的时钟相关的定时不确定度信息的代码。所述指令还包括：用于使 得所述主无线设备基于所述接收窗和所述定时不确定度信息来在同一频率上多次发送分 组的代码。
【附图说明】
[0011] 图1是示出了其中可以实现用于降低功耗的系统和方法的主无线设备和从无线设 备的一种配置的框图；
[0012] 图2是示出了用于降低功耗的方法的一种配置的流程图；
[0013]图3是示出了在主无线设备与从无线设备之间的分组传输的一种配置的框图；
[0014] 图4是根据所描述的系统和方法，示出了在主无线设备与从无线设备之间的分组 传输的一种配置的框图；
[0015] 图5是示出了用于降低功耗的一种配置的线程图；
[0016] 图6是示出了其中可以实现用于降低功耗的系统和方法的主无线设备和从无线设 备的更详细的配置的框图；
[0017] 图7是示出了针对于各种低能量(LE)连接间隔的从无线设备的功耗的图；以及
[0018] 图8示出了可以被包括在无线设备内的某些组件。
【具体实施方式】
[0019] 本文所公开的系统和方法可以应用于无线地通信和/或使用有线连接或链路来通 信的通信设备。应当注意，一些通信设备可以无线地通信和/或可以使用有线连接或链路来 通信。例如，一些通信设备可以使用以太网协议来与其它设备通信。在一种配置中，本文所 公开的系统和方法可以应用于使用轮询的多址通信技术来与另一个设备通信的通信设备。 轮询的多址通信技术的一种实现方式是蓝牙。
[0020] 当前的蓝牙低能量规范(v4.0)具有有利于主无线设备的功耗偏置。主无线设备按 照其标称定时仅发送一次，而从无线设备必须打开大的接收窗。这是由于从无线设备在配 置其接收窗的宽度时必须补偿总的时钟不确定度(例如，主无线设备和从无线设备的经组 合的定时不确定度）。然而，这可能导致从无线设备的不期望的功耗。
[0021] 现在参照附图来描述各种配置，其中，相似的附图标记可以指示功能上相似的元 件。可以在广泛的多种不同的配置中对如本文在附图中总体描述和示出的系统和方法进行 排列和设计。因此，以下对几种配置的详细描述(如在附图中所表示的）并不旨在限制如所 要求保护的范围，而是仅代表这些系统和方法。
[0022] 图1是示出了其中可以实现用于降低功耗的系统和方法的主无线设备102a和从无 线设备102b的一种配置的框图。无线通信系统被广泛地部署以提供诸如语音、数据等的各 种类型的通信内容。
[0023] 无线通信系统100可以是能够通过共享可用的系统资源（例如，带宽和发射功率） 来支持与多个无线设备102的通信的多址系统。这种多址系统的示例包括码分多址(CDMA) 系统、宽带码分多址(W - C DM A)系统、时分多址(T DM A)系统、频分多址(F D ΜΑ)系统、正交频分 多址(OFDMA)系统、演进数据优化(EV-DO)、单载波频分多址（SC-FDMA)系统、第三代合作伙 伴计划(3GPP)长期演进(LTE)系统和空分多址(SDMA)系统。
[0024]术语"网络"和"系统"经常可互换地使用。CDMA网络可以实现诸如通用陆地无线接 入(UTRA)、cdma2000等的无线技术。UTRA包括宽带W-CDMA和低码片速率(LCR)，而cdma2000 涵盖IS-2000、IS-95和IS-856标准。TDMA网络可以实现诸如全球移动通信系统(GSM)之类的 无线技术。0FDMA网络可以实现诸如演进型UTRA(E-UTRA)、IEEE 802.11、IEEE 802.16、IEEE 802.20、闪速-OFDM等的无线技术。UTRA、E-UTRA和GSM是通用移动电信系统(UMTS)的一部 分。长期演进(LTE)是UMTS的使用E-UTRA的版本。在来自名为"第三代合作伙伴计划"（3GPP) 的组织的文件中描述了 UTRA、E-UTRA、GSM、UMTS和LTE。在来自名为"第三代合作伙伴计划2" (3GPP2)的组织的文件中描述了 cdma2000。
[0025]第三代合作伙伴计划（3GPP)是旨在规定全球适用的第三代（3G)移动电话规范的 电信联盟组之间的协作。3GPP长期演进(LTE)是旨在提高通用移动电信系统(UMTS)移动电 话标准的3GPP计划。3GPP可以规定用于下一代移动网络、移动系统和移动设备的规范。
[0026] 无线设备102还可以被称为无线通信设备、移动设备、移动站、用户站、客户端、客 户端站、用户设备(UE)、远程站、接入终端、移动终端、终端、用户终端、用户单元等。无线设 备102的示例包括膝上型计算机或台式计算机、蜂窝电话、智能电话、无线调制解调器、电子 阅读器、平板设备、游戏系统等。这些设备中的一些设备可以根据一个或多个工业标准来操 作。
[0027] 可以通过无线链路上的传输来实现无线系统（例如，多址系统）中的通信。可以经 由单输入单输出（SIS0)、多输入单输出(MIS0)或多输入多输出(MHTO)系统来建立这种无线 链路。ΜΜ0系统包括分别装备有多个(Ντ个)发射天线和多个(Nr个)接收天线来进行数据传 输的发射机和接收机。SIS0和MI S0系统是ΜΙΜΟ系统的特定实例。如果使用由多个发射天线 和接收天线所创建的其它维度，则ΜΙΜ0系统能够提供改善的性能（例如，更高的吞吐量、更 大的容量或者改善的可靠性）。
[0028] 还可以基于主控轮询的系统来实现无线系统中的通信。主控轮询的系统可以使用 时分双工(TDD)，其中主无线设备102a可以向从无线设备102b发送分组118。在主控轮询的 系统中，发送分组118的主无线设备102a给予从无线设备102b反向发送的能力。
[0029] 使用主控轮询的系统的无线通信的一个示例是蓝牙无线技术标准。蓝牙是具有主 从结构的基于分组的协议。蓝牙在工业、科学和医疗（ISM)2.4GHz短距离射频频带（例如， 2400-2483.5MHz)中操作。蓝牙使用被称为跳频扩谱的无线电技术，其中发送数据被划分成 分组118并且每个分组118在指定的蓝牙频率(例如，信道)上被发送。
[0030] 在蓝牙中，一个主无线设备102a可以与一个或多个从无线设备102b通信。主无线 设备102a还可以被简单地称为"主控"并且从无线设备102b还可以被称为"从属"。主无线设 备102a和一个或多个从无线设备102b的网络可以被称为微微网。无线设备102可以通过协 定来交换角色。例如，从无线设备l〇2b可以变为主无线设备102a。类似地，主无线设备102a 可以变为从无线设备l〇2b。
[0031] 在蓝牙中分组118的传输是基于主时钟120的。从无线设备102b可以共享主时钟 120。换句话说，主无线设备102a可以负责定时并且从时钟122可以与主时钟120同步。在一 种配置中，两个时钟滴答(tick)可以形成一时隙。无线设备102可以在一个时隙中发送分组 118并且在另一个时隙中接收分组118。
[0032]当无线设备102没有处于活动状态(例如，唤醒状态)时，无线设备102(主无线设备 102a、从无线设备102b或两者)可以进入低工作周期（lowduty cycle)操作模式。该低工作 周期操作模式还可以被称为睡眠状态。当在低工作周期模式中操作时，主无线设备l〇2a和 从无线设备l〇2b可以中止发送和接收以节省能量。为了保持同步，主无线设备102a和从无 线设备102b可以周期性地短暂通信。这些周期性通信可以被称为低能量连接事件。
[0033]在已知的方法(例如，蓝牙低能量规范(v4.0))中，低工作周期通信可以使用常规 的嗅探过程。在常规的嗅探过程中，主无线设备102a和从无线设备102b可以协商:它们将缺 席一段时间。在该协商期间，主无线设备l〇2a和从无线设备102b可以建立标称定时126,标 称定时126可以是指定的时间，其中在该指定的时间主无线设备102a可以向从无线设备 102b发送分组118。此外，在该指定的时间，从无线设备102b可以苏醒并接收分组118。
[0034]包括晶体振荡器的时钟（其包括主时钟120和从时钟122)具有固有的定时不确定 度。这些不确定度可以是由于制造、材料、温度波动而导致的。可以依据百万分比（ppm)的漂 移来评定时钟。例如，特定时钟的定时不确定度的量可以是已知值。例如，32kHz时钟可以具 有正/负250ppm的定时不确定度。知道了时钟的定时不确定度信息110,无线设备102就可以 补偿时钟漂移。
[0035]如果主无线设备102a和从无线设备102b失去联系（例如，在低工作周期期间），则 可以计算针对这两个设备102的定时不确定度的量以确定何时发送和接收分组118。根据已 知的解决方案，主无线设备l〇2a可以基于标称定时126来发送分组118。然而，由于主时钟 120的定时不确定度，分组118的实际发送可能发生在标称定时126之前或之后。类似地，从 无线设备l〇2b可以期望基于标称定时126来接收分组118,但是由于从时钟122的定时不确 定度，分组118的实际接收可能发生在标称定时126之前或之后。
[0036]根据已知的方法，为了适应定时不确定度，从无线设备102b可以补偿两个无线设 备102的时钟漂移。从无线设备102b可以从主无线设备102a接收定时不确定度信息110a。基 于主无线设备l〇2a的定时不确定度信息110a和从无线设备102b的定时不确定度信息110b， 从无线设备102b可以打开大的接收窗106以确保从无线设备102b将在主无线设备102a发送 分组118时接收分组118。
[0037]在一个示例中，无线设备102a将失去联系1秒并且两个无线设备102具有32kHz时 钟，其具有正/负250ppm的定时不确定度。正/负250ppm不确定度等于大约500微秒的不确定 度。因此，主时钟120具有500微秒的总不确定度并且从时钟122具有500微秒的总不确定度。 主时钟120和从时钟122的经组合的定时不确定度是1秒之中的1毫秒(ms)。
[0038]根据已知的方法，从无线设备102b打开更宽的接收窗106以补偿主时钟120和从时 钟122的经组合的定时不确定度。从无线设备设备102b将提早开始监听分组118(例如，在主 无线设备l〇2a发送分组118之前）。从无线设备102b随后将继续监听分组118,这是因为从无 线设备102b并不精确地知道相对于标称定时126而言何时将发送分组118。
[0039]由从无线设备102b补偿定时不确定度带来的后果是从无线设备102b的功耗。根据 已知的解决方案，从无线设备l〇2b打开宽的接收窗106并且必须在该时间期间保持活动以 确保其从主无线设备102a接收分组118。从无线设备102b打开该更宽的接收窗106的事实意 味着从无线设备102b要比在定时是完美的情形下消耗更多的功率来监听接收。此外，从无 线设备102b为了补偿定时不确定度而必须花费的功耗量随着定时不确定度的量线性地缩 放。例如，如果主时钟120和从时钟122的定时不确定度是+/-500ppm，则对于主无线设备 102a和从无线设备102b失去联系的每一秒来说，从无线设备102b将必须打开差不多2ms的 接收窗106。换句话说，根据已知的解决方案，随着定时不确定度增加或分组118传输之间的 时间增加，从无线设备l〇2b的功耗也增加。
[0040] 所描述的系统和方法可以通过向主无线设备102a发送定时不确定度补偿来降低 从无线设备l〇2b的功耗。可能期望将定时不确定度补偿从从无线设备102b切换至主无线设 备102a。在一些情形下，与从无线设备102b相比，主无线设备102a可以具有大的电力供应。 例如，如果无线设备102根据蓝牙低能量标准来操作，则主无线设备102a可以是具有大型可 再充电电池的膝上型计算机或智能电话或者主无线设备l〇2a可以是具有连续电力供应的 台式计算机。另一方面，从无线设备l〇2b可以是具有小型非可再充电电池的传感器。在该情 况中，从无线设备102b可以预期以单个电池工作多年，而主无线设备102a可以被频繁地充 电。因此，期望使具有非可再充电电池源的从无线设备102b中的功耗最小化。
[0041] 根据所描述的系统和方法，主无线设备102a可以包括接收窗模块104a。从无线设 备102b也可以包括接收窗模块104b。主无线设备102a和从无线设备102b可以协商从无线设 备102b的接收窗106。可以基于分组118的尺寸和标称定时126来确定接收窗106。从无线设 备102b的接收窗106可以足够宽以接收分组118。接收窗106指示从无线设备102b何时将苏 醒并且从无线设备102b将监听分组118多长时间。接收窗106的尺寸可以足够大以确保从无 线设备102b接收分组118传输。因此，接收窗106可以是从无线设备102b为了接收分组118的 至少一个传输而必须保持唤醒的最大时间。
[0042]接收窗106可以以所协商的尺寸封顶。当(针对主无线设备102a或从无线设备102b 的)定时不确定度或分组118传输之间的时间长度改变时，由从无线设备102b用于接收分组 118的能量的量可以保持不变。
[0043] 主无线设备102a和从无线设备102b可以交换与从无线设备102b的时钟和主无线 设备102a的时钟相关的定时不确定度信息110。主无线设备102a的定时不确定度交换模块 108a可以与从无线设备102b的定时不确定度交换模块108b通信。定时不确定度信息110可 以与从无线设备102b和主无线设备102a的时钟漂移相关。例如，主无线设备102a的定时不 确定度交换模块l〇8a可以提供主时钟120的定时不确定度。从无线设备102b的定时不确定 度交换模块l〇8b可以提供从时钟122的定时不确定度。因此，定时不确定度信息110可以包 括主时钟120和从时钟122的经组合的定时不确定度。在一种配置中，从无线设备102b可以 向主无线设备102a提供从时钟122的定时不确定度，但主无线设备102a不向从无线设备 102b提供主时钟120的定时不确定度。
[0044] 主无线设备102a的分组传输模块112可以基于接收窗106和定时不确定度信息110 来在同一频率116上多次发送分组118。经组合的（例如，主+从)定时不确定度可以形成其中 分组传输模块112可以多次发送分组118的发送窗115。发送窗115可以基于两个无线设备 102的总时钟漂移不确定度。
[0045] 分组传输模块112可以基于经组合的定时不确定度信息110和接收窗106来确定要 发送114的分组数量。在一种配置中，分组传输模块112可以将经组合的定时不确定度除以 单个分组118的尺寸，以确定要在发送窗115中发送114的分组数量。
[0046]多个分组118a_η可以包括相同的信息（例如，可以重复相同的分组118)。此外，可 以在同一频率116上发送多个分组118a-n。换句话说，当向从无线设备102b发送多个分组 118a-n时，主无线设备102a可以不执行跳频。
[0047]多个分组118a-n的传输可以以标称定时126为中心。当发送114偶数数量的分组 时，分组传输模块112可以在标称定时126之前发送分组118a_n的一半并且在标称定时126 之后发送分组118a-n的一半。
[0048]当发送114奇数数量的分组时，分组传输模块112可以使一个分组118居中在标称 定时126。分组传输模块112可以在标称定时126之前发送剩余分组118a-n的一半并且在标 称定时126之后发送剩余分组118a-n的一半。
[0049]从无线设备102b可以在标称定时126苏醒并且接收多个分组118a-n中的一个。从 无线设备l〇2b可以在接收窗106期间苏醒并捕获分组118。从无线设备102b可以随后回到睡 眠(例如，重新进入低工作周期模式）。
[0050] 应当注意，通过使主无线设备102a补偿主时钟120和从时钟122的定时不确定度， 减少了从无线设备l〇2b所消耗的能量的量。主无线设备102a在不确定的时段期间发送多个 分组118a-n，来代替从无线设备102b打开大的接收窗106。因此，从无线设备102b仅须监听 短的时间段以捕获分组118。虽然定时不确定度是相同的（例如，经组合的定时不确定度）， 但主无线设备102a花费能量来补偿定时不确定度。对于从无线设备102b来说，功耗可以是 恒定的，独立于定时不确定度以及低能量连接事件之间的时间的。
[0051] 图2是示出了用于降低功耗的方法200的一种配置的流程图。在一种实现方式中， 主无线设备l〇2a可以执行图2中示出的方法200以便降低从无线设备102b的功耗。
[0052]主无线设备102a可以协商202从无线设备102b的接收窗106。可以基于分组118的 尺寸和用于发送分组118的标称定时126来确定接收窗106。从无线设备102b的接收窗106可 以足够宽以接收分组118。接收窗106指示从无线设备102b何时将苏醒(例如，进入数据模 式)并且从无线设备102b将监听分组118多长时间。接收窗106的尺寸可以足够大以确保从 无线设备l〇2b接收分组118传输。
[0053] 主无线设备102a可以交换204与从无线设备102b的时钟和主无线设备102a的时钟 相关的定时不确定度信息110。例如，主无线设备l〇2a可以从从无线设备102b接收从时钟 122的定时不确定度。主无线设备102a可以向从无线设备102b发送主时钟120的定时不确定 度。替代地，主无线设备102a可以从从无线设备102b接收从时钟122的定时不确定度，但主 无线设备l〇2a不向从无线设备102b发送主时钟120的定时不确定度。
[0054] 主无线设备102a可以基于接收窗106和定时不确定度信息110来在同一频率116上 多次发送206分组118。这可以如上结合图1所描述的来实现。例如，主无线设备102a可以基 于主时钟120和从时钟122的经组合的定时不确定度来确定发送窗115。主无线设备102a可 以基于经组合的定时不确定度信息110和接收窗106来确定要发送114的分组数量。
[0055] 主无线设备102a可以多次发送206相同的分组118。换句话说，多个分组118a-n可 以包括相同的信息(例如，可以重复相同的分组118)。
[0056] 主无线设备102a可以在同一频率116上发送206多个分组118a-n。在一种配置中， 当向从无线设备l〇2b发送多个分组118a-n时，主无线设备102a可以不执行跳频。
[0057]图3是示出了在主无线设备302a与从无线设备302b之间的分组318传输的一种配 置的框图。主无线设备302a和从无线设备302b可以利用轮询的多址方案在时分双工系统中 操作。图3示出了根据已知解决方案(例如，蓝牙低能量规范(v4.0))的分组318传输。
[0058]为了促进低工作周期操作，主无线设备302a和从无线设备302b可以协商：它们将 缺席一段时间。无线设备302可以基于标称定时326来执行低能量连接事件以保持同步。主 无线设备302a和从无线设备302b可以协商标称定时326。在标称定时326,主无线设备302a 可以向从无线设备302b发送分组318。主无线设备302a、从无线设备302b或两者可以随后进 入低工作周期模式(例如，睡眠模式）。此外，在指定的时间，从无线设备302b可以苏醒并接 收分组318。主无线设备302a可以在标称定时326发送分组318-次。
[0059]根据已知的方法，从无线设备302b补偿主时钟120和从时钟122中的定时不确定 度。主无线设备302a和从无线设备302b可以交换定时不确定度信息110。从无线设备302b随 后基于主时钟120和从时钟122的经组合的定时不确定度324来确定从接收窗306的尺寸。这 可以如上结合图1所描述的来实现。
[0060] 应当注意，从从无线设备302b的角度看，分组传输可以发生在经组合的定时不确 定度324的窗口内的任何地方。从无线设备302b打开比分组318宽的接收窗306以补偿主时 钟120和从时钟122的经组合的定时不确定度324。从无线设备302b提早开始监听分组318 (例如，在主无线设备302a发送分组318之前）。从无线设备302b随后将在接收窗306的持续 时间内继续监听分组318,这是因为由于定时不确定度，从无线设备302b并不精确地知道相 对于标称定时326而言何时将发送分组318。
[0061] 从无线设备302b可以补偿定时不确定度，但后果是功耗。由于从无线设备302b打 开更宽的接收窗306,因此从无线设备302b必须要比在定时是完美的情形下消耗更多的功 率。此外，随着定时不确定度增加，从无线设备302b为了补偿定时不确定度而必须花费的功 耗量增加。
[0062]图4是根据所描述的系统和方法示出了在主无线设备402a与从无线设备402b之间 的分组418传输的一种配置的框图。主无线设备402a和从无线设备402b可以利用轮询的多 址方案在时分双工系统中操作。
[0063]为了促进低工作周期操作，主无线设备402a和从无线设备402b可以协商：它们将 缺席一段时间。无线设备402可以基于标称定时426来执行低能量连接事件以保持同步。主 无线设备402a和从无线设备402b可以协商标称定时426。然而，主无线设备402a可以补偿定 时不确定度。
[0064] 在一种配置中，王无线设备402a和从无线设备402b可以协商从无线设备402b的接 收窗406。可以基于分组418的尺寸和标称定时426来确定接收窗406。从无线设备402b的接 收窗406可以足够宽以接收分组418。接收窗406指示从无线设备402b何时将苏醒(例如，进 入数据操作模式)并且从无线设备402b将监听分组418多长时间。
[0065] 主无线设备402a可以基于主时钟120和从时钟122的经组合的定时不确定度424来 发送多个分组418a-f。主无线设备402a和从无线设备402b可以交换与主时钟120和从时钟 122相关联的定时不确定度信息110。主无线设备102a可以随后基于主时钟120和从时钟122 的经组合的定时不确定度424来确定发送窗115。主无线设备402a可以在经组合的定时不确 定度424的发送窗115内发送多个分组418a-f。
[0066] 在图4中示出的示例中，发送六个分组418a-f。分组418传输以标称定时426为中 心。主无线设备402a发送不由从无线设备402b接收的四个分组418a-d。然而，基于所协商的 接收窗406,从无线设备402b苏醒并接收第五个分组418e。应当注意，分组418的数量可以与 图4中示出的示例中所提供的数量不同。
[0067]从无线设备402b可以打开仅与在来自主无线设备402a的分组418传输之间的预先 协商的时间一样宽的接收窗406。因此，接收窗406的宽度可以对应于主无线设备502a发送 两个连续的分组418花费的时间。
[0068]在另一种配置中，主无线设备402a可以动态地确定要发送分组418多少次以使得 从无线设备402b将接收分组418至少一次。主无线设备402a可以执行不确定度校准。例如， 主无线设备402a可以发现:从无线设备402b总是响应于特定分组传输而作出响应。因此，主 无线设备402a可以动态地确定从无线设备402b在经组合的定时不确定度424窗（例如，发送 窗115)中的何处接收分组418。基于该不确定度校准，主无线设备402a可以不必传输所有的 分组418。
[0069] 应当注意，在从无线设备402b侧的功耗是恒定的，独立于低能量连接事件之间的 时间。此外，当低能量连接事件之间的时间足够小时，主无线设备402a可以仅发送一个分组 418,并且从无线设备402b可以基于定时不准确性来缩放接收窗406。
[0070] 图5是示出了用于降低功耗的一种配置的线程图。具体而言，图5示出了主无线设 备502a与从无线设备502b之间的定时。主无线设备502a和从无线设备502b可以利用轮询的 多址方案在时分双工系统中操作，如上文结合图1所描述的。主无线设备502a和从无线设备 502b可以进入低能量连接周期，在该低能量连接周期中主无线设备502a和从无线设备502b 可以在一段时间内失去联系。从无线设备502b可以在低能量连接事件之间进入低工作周期 模式。
[0071] 主无线设备502a和从无线设备502b可以协商501从无线设备502b的接收窗106。可 以基于分组118的尺寸和用于发送分组118的标称定时126来确定接收窗106。接收窗106指 示从无线设备502b何时将苏醒(例如，进入数据模式)并且从无线设备502b将监听分组118 多长时间。在一种配置中，从无线设备502b可以将接收窗106的尺寸封顶在特定量(例如， lms) 〇
[0072] 主无线设备502a和从无线设备502b可以交换503与从主时钟120和从时钟122相关 的定时不确定度信息110。例如，定时不确定度信息110可以指示主时钟120和从时钟122的 时钟漂移的量。
[0073] 主无线设备502a可以基于主时钟120和从时钟122的经组合的定时不确定度424来 确定505发送窗115。发送窗115可以具有与经组合的定时不确定度424相对应的宽度。发送 窗115可以居中在标称定时126。
[0074] 主无线设备502a可以确定507要发送114的分组数量。在一种配置中，主无线设备 502a可以基于发送窗115和接收窗106的尺寸来确定507要发送114的分组数量。例如，主无 线设备502a可以将发送窗115除以接收窗106,以确定可以在不重叠的情况下发送的分组 118的数量。
[0075] 主无线设备502a可以向从无线设备502b发送509多个分组118。主无线设备502a可 以在发送窗115的起始处发送509分组118。主无线设备502a可以在发送窗115之中重复发送 509分组118。
[0076]从无线设备502b可以接收511分组118。在接收窗106的预先协商的时间，从无线设 备502b可以退出低工作周期模式并且可以进入数据模式。从无线设备502b可以接收由从无 线设备502b发送的分组118中的一个。
[0077]图6是示出了其中可以实现用于降低功耗的系统和方法的主无线设备602a和从无 线设备602b的更详细的配置的框图。主无线设备602a可以包括蓝牙模块628a。从无线设备 602b也可以包括蓝牙模块628b。蓝牙模块628可以根据蓝牙无线技术标准在主无线设备 602a与从无线设备602b之间建立无线链路。蓝牙模块628可以根据传统蓝牙或低能量蓝牙 标准来操作。例如，主无线设备602a的蓝牙模块628a可以发送蓝牙低能量分组634。
[0078]主无线设备602a可以包括接收窗模块604a。从线设备602b也可以包括接收窗模块 604b。主无线设备602a和从无线设备602b可以协商从无线设备602b的接收窗606。这可以如 结合图1所描述的来实现。接收窗606的尺寸可以足够大以确保从无线设备602b从主无线设 备602a接收蓝牙低能量分组634传输。
[0079] 主无线设备602a和从无线设备602b可以交换与从无线设备602b的时钟和主无线 设备602a的时钟相关的定时不确定度信息610。主无线设备602a的定时不确定度交换模块 608a可以向从无线设备602b发送主时钟漂移630。主时钟漂移630可以指示主时钟620可在 时间上漂移的量。从无线设备602b的定时不确定度交换模块608b可以向主无线设备602a发 送从时钟漂移630。从时钟漂移630可以指示从时钟622可在时间上漂移的量。
[0080]主无线设备602a的分组传输模块612可以基于定时不确定度信息610和标称定时 626来确定发送窗615。经组合的主时钟漂移和从时钟漂移632可以规定发送窗615的宽度。 发送窗615可以居中在标称定时626。
[0081 ]分组传输模块612可以基于经组合的定时不确定度信息610和接收窗606来确定要 发送614的分组数量。这可以如上文结合图1所描述的来实现。
[0082] 分组传输模块612可以在传输窗615内多次发送蓝牙低能量分组634。多个蓝牙低 能量分组634a-n可以包括相同的信息（例如，可以重复相同的蓝牙低能量分组634)。此外， 可以在同一频率616上发送多个蓝牙低能量分组634a-n。换句话说，当向从无线设备602b发 送多个蓝牙低能量分组634a-n时，主无线设备602a可以不执行跳频。
[0083]从无线设备602b可以苏醒并接收多个蓝牙低能量分组634a_n中的一个。从无线设 备602b可以退出低工作周期模式并且进入数据模式。从无线设备602b可以打开所协商的接 收窗606并捕获蓝牙低能量分组634。从无线设备602b可以随后回到睡眠（例如，重新进入低 工作周期模式）。
[0084]图7是示出了针对于各种低能量(LE)连接间隔734的从无线设备102b的功耗的图。 在仿真中，从无线设备l〇2b的最大接收窗106为1.25ms。针对于各种LE连接间隔734,比较了 传统的蓝牙操作738与减小功率的蓝牙操作740的平均功耗736。
[0085] LE连接间隔734表示在蓝牙LE连接事件之间的时间量。在传统的蓝牙操作738中， 从无线设备l〇2b执行定时不确定度补偿。在减小功率的蓝牙操作740中，主无线设备102a执 行定时不确定度补偿，如结合图1所描述的。平均功耗736以微安(uA)为单位来测量，并且LE 连接间隔734以秒为单位来测量。
[0086]由于定时不确定度的线性性质，传统的蓝牙操作738的功耗针对于各种LE连接间 隔734而保持在恒定的7uA。换句话说，定时不确定度随着LE连接间隔734而线性地变化，这 导致了针对于不同LE连接间隔734的恒定功耗。
[0087]对于高于特定LE连接间隔734的减小功率的蓝牙操作740来说，从无线设备102b的 接收窗106将是恒定的宽度，这将直接使该操作模式中的功耗最小化。如果LE连接间隔734 在0与1秒之间，则从无线设备102b的功耗与传统的蓝牙操作738相同（例如，7uA)。然而，针 对于在1秒与3秒之间的LE连接间隔734，从无线设备102b的功耗急剧下降，其中大多数功耗 降低发生在两秒处。如图7中所示出的，相对快速地体验到了从无线设备102b的功耗益处。 [0088]图8示出了可以被包括在无线设备802内的某些组件。无线设备802可以是接入终 端、移动站、用户设备(UE)、膝上型计算机、台式计算机、无线耳机等。例如，无线设备802可 以是图1的无线设备102或图6的无线设备602。
[0089] 无线设备802包括处理器803。处理器803可以是通用单芯片或多芯片微处理器(例 如，高级RISC(精简指令集计算机）机器（ARM))、专用微处理器（例如，数字信号处理器 (DSP))、微控制器、可编程门阵列等。处理器803可以被称为中央处理单元(CPU)。虽然在图8 的无线设备802中示出了仅单个处理器802,但是在替代配置中，可以使用处理器(例如，ARM 和DSP)的组合。
[0090] 无线设备802还包括存储器805,存储器805与处理器相电通信（即，处理器可以从 存储器读取信息和/或向存储器写入信息）。存储器805可以是能够存储电子信息的任何电 子组件。存储器805可以被配置成随机存取存储器(RAM)、只读存储器(R0M)、磁盘存储介质、 光学存储介质、RAM中的闪存器件、与存储器包括在一起的板载存储器、EPROM存储器、 EEPR0M存储器、寄存器等等，包括其组合。
[0091] 数据807a和指令809a可以存储在存储器805中。指令可以包括一个或多个程序、例 程、子例程、函数、过程、代码等。指令可以包括单条计算机可读语句或许多条计算机可读语 句。指令809a可以由处理器803执行以实现本文所公开的方法。执行指令809a可以涉及使用 在存储器805中存储的数据807a。当处理器803执行指令809时，指令809b的各个部分可以被 加载到处理器803上，并且各段数据807b可以被加载到处理器803上。
[0092]无线设备802还包括发射机811和接收机813以允许经由天线817向无线设备802发 送信号和从无线设备802接收信号。发射机811和接收机813可以共同地被称为收发机815。 无线设备802还可以包括(未示出）多个发射机、多个天线、多个接收机和/或多个收发机。 [0093] 无线设备802可以包括数字信号处理器(DSP)821。无线设备802还可以包括通信接 口 823。通信接口 823可以允许用户与无线设备802进行交互。
[0094]可以通过一个或多个总线将无线设备802的各种组件耦合在一起，该一个或多个 总线可以包括电源总线、控制信号总线、状态信号总线、数据总线等。为了清楚起见，各种总 线在图8中被示为总线系统819。
[0095] 在上文的描述中，附图标记有时已结合各种术语而使用。在术语与附图标记结合 使用的情况下，这可以意在指代附图中的一个或多个图中示出的特定元件。在术语未与附 图标记一起使用的情况下，这可以意在大体上指代不限于任何特定附图的术语。
[0096] 术语"确定"包括很多种动作，因此"确定"可以包括计算、运算、处理、推导、研究、 查找(例如，在表、数据库或另外的数据结构中查找）、断定等等。此外，"确定"可以包括接收 (例如，接收信息）、存取(例如，存取存储器中的数据)等等。此外，"确定"可以包括解析、选 定、选择、建立等等。
[0097]除非明确另行指出，否则短语"基于"并不意味着"仅基于"。换句话说，短语"基于" 描述"仅基于"和"至少基于"两者。
[0098] 术语"处理器"应被广泛地解释为涵盖通用处理器、中央处理单元(CPU)、微处理 器、数字信号处理器(DSP)、控制器、微控制器、状态机等等。在一些情形下，"处理器"可以是 指专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)等。术语"处理 器"可以是指处理设备的组合，例如数字信号处理器(DSP)与微处理器的组合、多个微处理 器、一个或多个微处理器结合数字信号处理器(DSP)内核、或任何其它这样的配置。
[0099] 术语"存储器"应被广泛地解释为涵盖能够存储电子信息的任何电子组件。术语存 储器可以是指各种类型的处理器可读介质，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、 非易失性随机存取存储器(NVRAM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器 (EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、闪存、磁或光学数据存储、寄存器等等。如果处理器能从 存储器读信息和/或向存储器写信息，则认为该存储器与该处理器处于相电通信。整合到处 理器的存储器与该处理器相电通信。
[0100] 术语"指令"和"代码"应被广泛地解释为包括任何类型的计算机可读语句。例如， 术语"指令"和"代码"可以是指一个或多个程序、例程、子例程、函数、过程等。"指令"和"代 码"可以包括单条计算机可读语句或许多条计算机可读语句。
[0101] 本文所描述的功能可以在由硬件执行的软件或固件中实现。所述功能可以作为一 个或多个指令存储在计算机可读介质上。术语"计算机可读介质"或"计算机程序产品"是指 可以由计算机或处理器存取的任何有形存储介质。作为示例而非限定，计算机可读介质可 以包括RAM、R0M、EEPR0M、⑶-R0M或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或者能够用 于以指令或数据结构形式携带或存储期望的程序代码并能够由计算机进行存取的任何其 它介质。如本文所使用的，磁盘和光盘包括压缩盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘 (DVD)、软盘和蓝光?光盘，其中磁盘常常磁性地复制数据，而光盘利用激光来光学地复制 数据。应当注意，计算机可读介质可以是有形且非暂时性的。术语"计算机程序产品"是指计 算设备或处理器结合可由该计算设备或处理器执行、处理或计算的代码或指令(例如，"程 序"）。如本文所使用的，术语"代码"可以是指可由计算设备或处理器执行的软件、指令、代 码或数据。
[0102] 还可以在传输介质上传输软件或指令。例如，如果使用同轴电缆、光纤光缆、双绞 线、数字用户线(DSL)或者无线技术(诸如红外线、无线电和微波)从网站、服务器或其它远 程源传输软件，则同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者无线技术(诸如红外线、无线电和微 波)包括在传输介质的定义中。
[0103] 本文所公开的方法包括用于实现所描述的方法的一个或多个步骤或动作。这些方 法步骤和/或动作可以彼此互换而不会脱离权利要求的范围。换句话说，除非所描述的方法 的正确操作要求步骤或动作的特定顺序，否则可以修改具体步骤和/或动作的顺序和/或使 用而不会脱离权利要求的范围。
[0104] 此外，应当意识到，用于执行本文所描述的（诸如图2所示的）方法和技术的模块 和/或其它适当的单元可以由设备下载和/或以其它方式获得。例如，可以将设备耦合至服 务器以有助于传输用于执行本文所描述的方法的单元。替代地，本文所描述的各种方法可 以经由存储单元(例如，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(R0M)、诸如压缩盘(CD)或软盘 之类的物理存储介质等)来提供，以使得一旦将该存储单元耦合至或提供给设备，该设备就 可以获得各种方法。此外，可以使用用于向设备提供本文所描述的方法和技术的任何其它 适当的技术。
[0105]应当理解，权利要求并不受限于上文所示出的精确配置和组件。可以在本文所描 述的系统、方法和装置的布置、操作及细节上作出各种修改、改变和变型而不会脱离权利要 求的范围。
【主权项】
1. 一种用于降低功耗的方法，包括： 协商从无线设备的接收窗； 交换与所述从无线设备的时钟和主无线设备的时钟相关的定时不确定度信息；以及 基于所述接收窗和所述定时不确定度信息来在同一频率上多次发送分组。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述分组是蓝牙低能量分组。3. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述主无线设备利用轮询的多址方案在时分双工 系统中操作。4. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述定时不确定度信息与所述从无线设备和所述 主无线设备的时钟漂移相关。5. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述接收窗是所述从无线设备为接收所述分组的 至少一个传输而必须保持唤醒的最大时间。6. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述发送包括:动态地确定要发送所述分组多少 次以使得所述从无线设备将接收所述分组至少一次。7. 根据权利要求1所述的方法，还包括:基于所述定时不确定度信息来确定要发送的分 组的数量。8. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法由所述主无线设备执行。9. 一种用于降低功耗的装置，包括： 处理器； 存储器，其与所述处理器相电通信；以及 指令，其存储在所述存储器中，所述指令可由所述处理器执行以进行以下操作： 协商从无线设备的接收窗； 交换与所述从无线设备的时钟和主无线设备的时钟相关的定时不确定度信息；以及 基于所述接收窗和所述定时不确定度信息来在同一频率上多次发送分组。10. 根据权利要求9所述的装置，其中，所述分组是蓝牙低能量分组。11. 根据权利要求9所述的装置，其中，所述主无线设备利用轮询的多址方案在时分双 工系统中操作。12. 根据权利要求9所述的装置，其中，所述定时不确定度信息与所述从无线设备和所 述主无线设备的时钟漂移相关。13. 根据权利要求9所述的装置，其中，所述接收窗是所述从无线设备为接收所述分组 的至少一个传输而必须保持唤醒的最大时间。14. 根据权利要求9所述的装置，其中，所述可执行以进行发送的指令包括:可执行以动 态地确定要发送所述分组多少次以使得所述从无线设备将接收所述分组至少一次的指令。15. 根据权利要求9所述的装置，还包括:可执行以基于所述定时不确定度信息来确定 要发送的分组的数量的指令。16. 根据权利要求9所述的装置，其中，所述装置是所述主无线设备。17. -种用于降低功耗的无线设备，包括： 用于协商从无线设备的接收窗的单元； 用于交换与所述从无线设备的时钟和主无线设备的时钟相关的定时不确定度信息的 单元；以及 用于基于所述接收窗和所述定时不确定度信息来在同一频率上多次发送分组的单元。18. 根据权利要求17所述的无线设备，其中，所述分组是蓝牙低能量分组。19. 根据权利要求17所述的无线设备，其中，所述主无线设备利用轮询的多址方案在时 分双工系统中操作。20. 根据权利要求17所述的无线设备，其中，所述定时不确定度信息与所述从无线设备 和所述主无线设备的时钟漂移相关。21. 根据权利要求17所述的无线设备，其中，所述接收窗是所述从无线设备为接收所述 分组的至少一个传输而必须保持唤醒的最大时间。22. 根据权利要求17所述的无线设备，其中，所述用于发送的单元包括：用于动态地确 定要发送所述分组多少次以使得所述从无线设备将接收所述分组至少一次的单元。23. 根据权利要求17所述的无线设备，还包括：用于基于所述定时不确定度信息来确定 要发送的分组的数量的单元。24. -种用于降低功耗的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括在其上具有指令 的非暂时性计算机可读介质，所述指令包括： 用于使得主无线设备协商从无线设备的接收窗的代码； 用于使得所述主无线设备交换与所述从无线设备的时钟和所述主无线设备的时钟相 关的定时不确定度信息的代码；以及 用于使得所述主无线设备基于所述接收窗和所述定时不确定度信息来在同一频率上 多次发送分组的代码。25. 根据权利要求24所述的计算机程序产品，其中，所述分组是蓝牙低能量分组。26. 根据权利要求24所述的计算机程序产品，其中，所述主无线设备利用轮询的多址方 案在时分双工系统中操作。27. 根据权利要求24所述的计算机程序产品，其中，所述定时不确定度信息与所述从无 线设备和所述主无线设备的时钟漂移相关。28. 根据权利要求24所述的计算机程序产品，其中，所述接收窗是所述从无线设备为接 收所述分组的至少一个传输而必须保持唤醒的最大时间。29. 根据权利要求24所述的计算机程序产品，其中，所述用于使得所述主无线设备进行 发送的代码包括:用于使得所述主无线设备动态地确定要发送所述分组多少次以使得所述 从无线设备将接收所述分组至少一次的代码。30. 根据权利要求24所述的计算机程序产品，还包括：用于使得所述主无线设备基于所 述定时不确定度信息来确定要发送的分组的数量的代码。
【文档编号】H04W84/20GK105900495SQ201580004184
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年1月8日
【发明人】J·B·林斯基, B·A·雷丁
【申请人】高通股份有限公司