CN102469561B - 一种802.11n低功耗实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种802.11n低功耗实现方法。在需要虚拟载波计时器更新时，仅能对A-MPDU接收实施节能机制，收到第一个FCS检测正确的子帧，如果发现非本设备要接收的帧，在此A-MPDU后续分别持续时间内，可以将Base Band、ADC、RF transceiver置入节能状态。这样在很长的时间段内，可以将这三者的功耗节能下来。其次在不使用虚拟载波信道保护时，对于非A-MPDU的普通帧，在收到帧头地址域，发现不是本设备要接收的帧，在本帧后续部分持续时间内，可以需要将上三个模块置入节能状态。总之因为这三者消耗了接收通路的绝大部分功耗，在本发明指定的时间段内，将这三者的功耗节省下来，可以很大的节省本设备功耗。

Description

一种802.11n低功耗实现方法
技术领域
本发明属于无线局域网领域，作为一种802.11n低功耗实现方法，特别适用于802.11n的无线设备芯片设计，也适用于其他具有类似帧结构定义的无线通信领域的芯片设计。本发明提出的低功耗实现方法，可以非常大的降低无线局域网设备功耗。
背景技术
无线设备的接收通路的主要组成部分为：1，RF Transceiver；2，ADC；3，Base Band；4，MAC。在接收通路进行工作的时候，前三者的功耗占据了接收通路功耗的绝大部分。而空中帧，包括802.11n协议规定的A-MPDU聚合帧，是发往不同目标无线设备的。本文在满足802.11系列协议规定的前提下，提出了一种根据空中帧目标设备和本地设备的匹配情况，来适时关闭本地接收通路的部分电路，从而节省接收功耗。
802.11数据帧的帧结构如说明书附图1，Frame Header包括接收方地址域，接收方根据此接收方地址域与本地地址进行匹配，如果匹配为需要接收并上传给上层的数据帧，否则不需要上传给上层。其次如果地址不匹配，然后根据FCS检测是否正确，进行对虚拟载波计时器初始值进行不同策略的更新。
802.11n定义的A-MPDU的结构如说明书附图2。每个A-MPDU可以携带多个数据帧，每个数据帧的帧结构如说明书附图1。所有数据帧的接收方地址域相同，且在相同情况下，对虚拟载波计时器的更新也一样，也是说，如果地址不匹配，有一个数据帧FCS检测正确，则按照这一帧的情况更新虚拟载波计时器。
802.11n的无线设备，一般情况下，空中数据帧多为聚合在A-MPDU内部进行传输的，其次802.11n还允许块响应控制帧(Immediate Compressed Block Ack)聚合在A-MPDU内，作为第一帧进行传输。这个块响应控制帧和后续数据帧一样符合上述机制。
802.11协议对于信道使用的保护有两重，真实物理载波保护，和虚拟载波保护，详细可以参考802.11系列协议。
发明内容
按照802.11协议，非A-MPDU的普通帧接收，需要完全接收完。即使不是本设备需要进行上传给上层的帧，也要进行FCS检测，根据FCS检测结果，选择策略进行虚拟载波计时器初始值更新。所以为了遵守协议进行虚拟载波计时器初始值更新，在收完帧头(frameheader)后如果发现地址不匹配，也不能为了节省功耗在帧体(frame body)接收的时间段内，将接收通路中RF Transceiver、ADC、Base Band三个组成部分的工作状态关闭。
对于A-MPDU帧，因为可以根据其内部第一个FCS检测正确的子帧进行地址匹配和虚拟载波计时器更新，在发现地址不匹配并进行完虚拟载波计时器更新后，在A-MPDU后续内容的持续时间段内，就可以将RF Transceiver、ADC、Base Band三个组成部门的工作状态关闭。
对于块响应控制帧作为第一个子帧聚合在A-MPDU内，或者其它非数据帧类型的其他帧聚合在A-MPDU内的情况，都完全可以采用上述方法进行节能。说明书附图3，示意了上述接收状态迁移过程。
但是考虑到特定应用场景下，可以违反802.11的必须采用虚拟载波进行信道保护的规定，因为单独采用真实物理载波进行信道保护，也完全可以进行通信。从而对于普通帧的接收，在接收完帧头发现地址不匹配后，在后续帧体和FCS等内容持续的时间内MAC就可以自动控制RF Transceiver、ADC、Base Band关闭工作状态，这样在这个时间段可以节省三部分的功耗，而这三个部分的功耗占据在当前时间段内全设备的功耗的绝大部分。对于这种控制情形，本发明称之为“普通帧特殊关闭接收节能实现”。“普通帧特殊关闭接收节能实现”包括地址不匹配时，关闭接收通路后三部分的操作，以及定时开启操作。
在这种不使用虚拟载波信道保护的特殊应用场景下，A-MPDU接收也必须在接收到第一个FCS检测正确的子帧后，如果地址不匹配并进行完虚拟载波计时器更新，在A-MPDU后续内容的持续时间段内，可以将RF Transceiver、ADC、Base Band三个组成部分的工作状态关闭。所以对于A-MPDU接收，不管是否启用虚拟载波信道保护，这种低功耗的实现方法都是一样的。对于这种A-MPDU接收的控制情形，本发明称之为“A-MPDU关闭接收节能实现”。“A-MPDU关闭接收节能实现”包括地址不匹配并更新完虚拟载波计时器后，关闭接收通路后三部分的操作，以及定时开启操作。
在这种特殊应用场景下，A-MPDU接收之所以不能够在接收完第一个子帧的帧头发现地址不匹配后，从这一帧的帧体部分就关闭接收，是因为可能这一帧的帧头可能是错误的(这一帧的FCS检测必然也不正确)，但是后续子帧的FCS可能是正确的，而且这个A-MPDU也是本设备地址匹配的。
在这种特殊应用场景下，对于块响应控制帧作为第一个子帧聚合在A-MPDU内，或者其它非数据帧类型的其他帧聚合在A-MPDU内的情况，都完全可以采用上述方法进行节能。说明书附图4，示意了上述接收状态迁移过程。
附图说明
图1普通帧结构
图2A-MPDU结构
图3虚拟载波保护使能时节能接收状态图
图4虚拟载波保护没使能时节能接收状态图
具体实施方式
下面结合附图，具体介绍本发明的实施方式：
MAC设计有虚拟载波保护使能位，使能为有效时，启用虚拟载波信道保护，也即是前述的低功耗实现方法必须遵守802.11协议规定，采用上述的低功耗实现方法，非A-MPDU的一般帧必须接收完毕，A-MPDU接收可以采用“A-MPDU关闭接收节能实现”；使能无效时，不使用虚拟载波信道保护，采用上述的低功耗实现方法，非A-MPDU的普通帧接收可以采用“普通帧特殊关闭接收节能实现”，A-MPDU接收可以采用“A-MPDU关闭接收节能实现”。
不管是“普通帧特殊关闭接收节能实现”还是“A-MPDU关闭接收节能实现”，都首先要计算从关闭起始点，即完成判断要进行上述两种关闭接收节能实现的时间点开始，到此普通帧或A-MPDU在空中结束，这段时间的长度。计算需要使用的参数为这帧从关闭起试点到帧结束部分的byte长度，以及这帧传输的物理层速率。针对这段时间的长度，设置一个时间门槛参数，如果这段时间小于这个时间门槛参数，将不再进行关闭接收操作，因为这样节能效率可能太低，甚至有负面效用。
Base Band在一个帧的接收过程中，必须能够被复位接收机，并可以使整个BaseBand电路进入节能状态。这里的节能状态可以为电源切断状态，或者是上电时钟关闭状态等其他各种节能设计状态。具体的节能状态设计，依据具体需求而定。如果Base Band在从节能状态恢复到工作状态有转换时间，则要求转换完成必须发生在这帧在空中消失之前。
ADC和RF transceiver在关闭接收节能这段时间内，可以进入不同的节能状态，Standby、Power Down或者局部power down。一般不建议对RF transceiver模块进行整体power down，除非可以进行快速的配置信道参数等操作。因为ADC和RF transceiver从节能状态转换到正常工作状态需要转换时间，所以要求转换完成必须发生在这帧在空中消失之前。

Claims (1)

1.一种802.11n低功耗实现方法，其特征在于：MAC设计有虚拟载波使能位，使能位使能时，既使用物理载波保护方式，也使用虚拟载波信道保护方式；使能位不使能时，仅使用物理载波保护方式；
其中在虚拟载波使能位不使能时，普通帧在接收到帧头地址域时，如果地址不匹配，在此普通帧的后续部分持续时间内，控制Base Band、ADC、RF transceiver进入节能模式；
A-MPDU帧接收与虚拟载波使能位无关，在接收到第一个FCS检测正确的A-MPDU子帧后，使用此A-MPDU子帧携带的地址域进行地址匹配，如果地址不匹配，在此A-MPDU子帧后续持续时间内，控制Base Band、ADC、RF transceiver进入节能模式，以及定时开启操作；虚拟载波使能位不使能时，地址不匹配的普通帧在空中信道消失时，Base Band、ADC、RF transceiver恢复到正常工作状态，其中Base Band在进入正常工作状态之前被复位；在虚拟载波使能时，所有普通帧都正常接收；地址不匹配的A-MPDU帧在空中信道消失时，BaseBand、ADC、RF transceiver恢复到正常工作状态，其中Base Band在进入正常工作状态之前被复位。
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