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CN100438355C - 在无线网络设备中进行节省能量的信号检测的系统和方法 - Google Patents

在无线网络设备中进行节省能量的信号检测的系统和方法 Download PDF

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Abstract

在无线站(300)的RF级(302)中检测诸如数据帧的输入信号。这允许基带级(304)处于低功率或关闭状态，直到检测到输入信号。通过在RF级(302)中检测输入信号，基带级(304)消耗的能量显著降低。检测到输入信号时，RF级(302)生成一个激活信号，它被发送到基带级(304)以便激活基带级(304)。一旦被激活，基带级(304)接收信号并执行信号处理和数据恢复操作。

Description

在无线网络设备中进行节省能量的信号检测的系统和方法
技术领域
本发明涉及无线网络系统，特别是无线网络设备中的信号检测。更特别地，本发明涉及一种用于在无线网络设备中进行节省能量的信号检测的系统和方法。
背景技术
无线技术中的近代创新和目前进行中的创新都导致无线系统在大量应用中的使用增长，包括无线网络系统。这种增长的使用已导致对节能的设备的需求，其协助无线网络中数据的传输。一种此类设备是信号检测器，它在连接到无线站的天线上检测输入信号。
图1展示了一个根据现有技术的无线站。无线站100包括RF级102和基带级104。RF级102包括接收器部件106和发射器部件108。基带级104也包括接收器部件110和发射器部件112。基带级104被典型地连接到一台设备，如计算机、个人数字助理(PDA)、打印机或数据存储介质(未示出)。
图2是基带级104的框图。基带级104中接收器110的功能之一是天线114上输入信号的检测。模数转换器(ADC)200在线116上从RF级102接收模拟基带信号，并且将该信号转换为数字信号。这一数字信号被输入到检测器202，它检测无线站100是否已经接收到数据帧。如果已经接收到数据帧，则信号被输入到基带操作204中，用于进行信号处理和数据恢复。
由于接收输入信号的时刻未知，必须一直开启无线站100中的接收器106、110。因此，必须持续地为RF级102和基带级104供电。通常是电池为无线站100供电。但是，持续供电的需要降低了电池的可用时长。
发明内容
根据本发明，提供了一种用于在无线网络中进行节省能量的信号检测的系统和方法。在无线站的RF级中检测一个诸如数据帧的输入信号。这允许基带级处于低功率或关闭状态直到检测到输入信号。通过在RF级中检测输入信号，基带级消耗的能量显著降低。在检测到一个输入信号时，RF级产生一个激活信号，它被发送到基带级用以激活基带级。一旦被激活，基带级便接收信号并执行信号处理和数据恢复操作。
附图说明
图1是根据现有技术的无线站的框图；
图2是图1中基带级的框图；
图3是根据本发明的无线站的框图；
图4是根据本发明可以使用的数据帧的图解；
图5是图4中RF级的一个实施例的框图；
图6是图5所示检测器在根据本发明的第一实施例中的框图；
图7展示了一个输入信号波形和一个延迟的输入信号波形，它们被输入到图6所示的相关器中；
图8描绘了从图6所示相关器输出的一个信号的波形；以及
图9是图5所示检测器在根据本发明的第二实施例中的框图。
具体实施方式
本发明涉及用于在无线网络设备中进行节省能量的信号检测的系统和方法。给出下列描述以便本领域的技术人员能够获得并利用本发明，且下列描述是根据专利申请及其要求而提供的。对根据本发明公开的实施例的多种修改对本领域技术人员而言是很明显的，且可将此处的一般原理应用到根据本发明的其它实施例。因此，本发明不局限于示出的实施例，而是符合与附加权利要求以及在此描述的原理和特征相一致的最广泛的范畴。
现参考附图，特别地参考图3，其中示出了根据本发明的无线站的框图。无线站300包括RF级302和基带级304。RF级302包括接收器部件306和发射器部件308。RF级302被典型地实现为一个或多个集成电路中的模拟级。基带级304包括接收器部件310和发射器部件312。基带级304被典型地实现为一个或多个集成电路中的数字部分。
根据本发明的这一实施例中，在RF级302的接收器306中执行输入信号的检测。这允许基带级304中的接收器310处于低功率或关闭状态，直到检测到信号。通过在RF级302中检测输入信号，基带级304消耗的能量显著降低。
检测到输入信号时，RF级302产生一个激活信号并在线314上将该激活信号发送到基带级304中的接收器310。这一激活信号使基带级304中的接收器310从低功率状态转换到活动功率状态。这可以使用多种技术实现。例如，在根据本发明的一个实施例中，可将激活信号输入到接收器310的一个时钟316中，其依次来激活接收器310中的部件。在根据本发明的另一个实施例中，可将激活信号输入到一个电源中，用以接通或升高被提供到接收器310的电源。一旦接收器310被激活，基带级304接收信号并执行信号处理和数据恢复操作。本领域的技术人员将认识到可根据本发明执行其它方法来激活基带级304中的接收器310。
在无线网络中，输入信号通常被格式化为数据帧。图4是可根据本发明应用的数据帧的图解。数据帧400包括报头402和有效负载404。报头402通常包括与帧检测有关的数据。有效负载404通常包括与数据恢复有关的数据和信息。
在根据本发明的这一实施例中，无线站300按照IEEE 8 02.11或802.11b标准运行来管理无线局域网。802.11和802.11b标准在报头402中将一个Barker序列(+1，-1，+1，+1，-1，+1，+1，+1，-1，-1，-1)应用于帧检测。因此，RF级302的接收器306分析输入信号以检测Barker序列并确定数据帧的存在。
可根据本发明检测Barker序列以外的其它序列。例如，IEEE802.11a和802.11g标准将一个OFDM(正交频分复用)符号序列应用于帧检测。在根据本发明的其它实施例中，RF级可检测OFDM符号序列来确定信号或数据帧的存在。
图5是图4中RF级的一个实施例的框图。接收器306包括低噪放大器500、下变换操作502以及检测器504。在IEEE802.11标准下的2.4GHz频带中发送输入信号。在这一2.4GHz信号被发送到基带级之前必须对其进行降频调制。下变换操作502执行这一降频调制。检测器504检测每个输入数据帧中的Barker序列并生成激活信号，该信号被发送到基带级用以激活基带级304中的接收器310。
现参考图6，其中示出了图5中检测器在根据本发明的第一实施例中的框图。检测器504包括延迟600、相关器602以及峰值检测器604。输入信号被输入到延迟600中以便在其中插入一个预定时间的延迟。随后输入信号和延迟输入信号都被输入到相关器602中。在根据本发明的这一实施例中，相关器602是一个乘法器。因此，相关器602将输入信号同延迟输入信号相乘产生一个信号，所产生的信号具有更容易被检测到的峰值。
峰值检测器和峰值计数器604检测从相关器602输出的信号中的Barker序列。峰值检测器和峰值计数器604生成激活信号，该信号被发送到基带级304的接收器310中。该激活信号激活接收器310，使接收器310从低功率状态转换到高(即，活动)功率状态。当接收器310处于高功率状态时，基带级304接收并处理输入数据帧。帧被处理后，接收器310返回低功率或关闭状态。接收器310保持在低功率或关闭状态，直到RF级302的接收器306检测到新的输入帧。
图7展示了输入到图6所示相关器中的一个输入信号波形和一个延迟的输入信号波形。当输入信号700与延迟输入信号702相乘时便会产生一个具有更容易辨别的峰值的信号。图8描绘了从相关器602输出的一个信号的波形。
现参考图9，其中示出了图5中检测器在根据本发明的第二实施例中的框图。检测器504包括匹配滤波器900和峰值检测器902。在根据本发明的这一实施例中，匹配滤波器900可被实现为连续时间有限响应滤波器。在根据本发明的其它实施例中，匹配滤波器900可被实现为离散时间有限响应滤波器。
匹配滤波器的系数由Barker伪噪声码+1，-1，+1，+1，-1，+1，+1，+1，-1，-1，-1定义。1Mbps的数据速率将抽头延迟定义为1μs。峰值检测器902在匹配滤波器900的输出端检测Barker序列。一旦序列被检测到，峰值检测器902生成激活信号，该信号被发送到基带级304的接收器310中。该激活信号激活接收器310，由此允许基带级304处理输入数据帧。帧被处理后，接收器310返回低功率或关闭状态，并且一直保持在低功率或关闭状态，直到RF级302的接收器306检测到新的输入帧。
尽管以检测由IEEE802.11和802.11b定义的Barker序列为背景对本发明进行了阐述，但根据本发明的实施例不局限于这一应用。也可根据本发明在无线站的RF级中检测其它类型的序列。当确定是否应在无线站的RF级中或基带级中检测序列时，序列的长度和复杂性只是需要考虑的两个因素。

Claims (12)

1.无线站(300)中的射频RF级(302)，包括：检测器(504)，用于在由无线站(300)接收的输入信号中检测一个序列并响应于在输入信号中检测到该序列而生成一个激活信号，
其中检测器(504)包括：延迟(600)，用于向输入信号中插入预定时间延迟；相关器(602)，用于接收输入信号和延迟的输入信号并用于生成相关信号；以及峰值检测器(604)，用于接收相关信号并检测该序列，其中峰值检测器(604)响应于检测到该序列而生成激活信号，
无线站(300)中的基带级(304)接收这个激活信号并响应于激活信号的接收从低功率状态转换到活动功率状态。
2.权利要求1中的RF级(302)，其特征在于检测器(504)包括：匹配滤波器(900)，其具有由该序列定义的系数，并且当该序列包含在输入信号中时，其用于生成一个匹配信号；以及峰值检测器(902)，其用于从匹配滤波器(900)接收匹配信号，并响应于从匹配滤波器(900)接收匹配信号而生成激活信号。
3.权利要求1中的RF级(302)，其特征在于输入信号包括一个包含该序列的数据帧，且该序列包括一个Barker序列。
4.权利要求1中RF级(302)，其特征在于输入信号包括一个包含该序列的数据帧，且该序列包括一个OFDM符号序列。
5.无线站(300)，其包括：基带级(304)，它在无线站(300)没有接收到信号时处于低功率状态；以及RF级(302)，包括检测器(504)，它用于在由无线站(300)接收的信号中检测一个序列，并响应于检测到该序列而生成一个激活信号，其中激活信号被发送到基带级(304)，用以使基带级(304)从低功率状态转换到活动功率状态，
其中，所述检测器(504)包括：延迟(600)，它将预定时间延迟插入到信号中；相关器(602)，它接收信号和延迟的信号并生成一个相关信号；以及峰值检测器(604)，它接收相关信号并检测该序列，其中峰值检测器(604)响应于检测到该序列而生成激活信号。
6.权利要求5中的无线站(300)，其特征在于检测器(504)包括：匹配滤波器(900)，它具有由该序列定义的系数，用于接收信号并且当该序列包含在所述信号中时生成一个匹配信号；以及峰值检测器(902)，它从匹配滤波器(900)接收匹配信号并响应于从匹配滤波器(900)接收匹配信号而生成激活信号。
7.权利要求5中的无线站(300)，其特征在于信号包括一个包含该序列的数据帧，并且该序列包括一个Barker序列。
8.权利要求5中的无线站(300)，其特征在于信号包括一个包含该序列的数据帧，并且该序列包括一个OFDM符号序列。
9.一种方法，用于在由无线站(300)接收的信号中检测一个序列，包括步骤：在无线站(300)的RF级(302)中检测该序列；并响应于检测到该序列而生成一个激活信号，
其中，在无线站(300)的RF级(302)的检测器(504)中检测该序列的步骤包括步骤：将该信号输入到一个延迟(600)中，以便将一个预定时间延迟插入到信号中；将信号和延迟的信号输入到相关器(602)中，以便生成一个相关信号；并且将相关信号输入到峰值检测器(604)中，以便检测该序列，
该方法还包括步骤：将激活信号发送到无线站(300)的基带级(304)中，使基带级(304)从低功率状态转换到活动功率状态。
10.权利要求9中的方法，其特征在于：在无线站(300)的RF级(302)的检测器(504)中检测该序列的步骤包括步骤：将该信号输入到一个具有由该序列定义的系数的匹配滤波器(900)中；当该序列包含在这个信号中时生成一个匹配信号；并且将匹配信号输入到峰值检测器(902)中，使峰值检测器响应于从匹配滤波器(900)接收匹配信号而生成激活信号。
11.权利要求9中的方法，其特征在于该信号包括一个包含该序列的数据帧，并且该序列包括一个Barker序列。
12.权利要求9中的方法，其特征在于该信号包括一个包含该序列的数据帧，并且该序列包括一个OFDM符号序列。
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