[發明專利]一種基于無源喚醒的低功耗WiFi通信芯片及其方法

在審

• 申請號: 201410601136.8
• 申請日: 2014-10-30
• 公開（公告）號: CN104333891A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 龍希田;袁玉湘;姜學平;葉天翔
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網智能電網研究院
• 主分類號: H04W52/02
• 分類號: H04W52/02
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及一種WiFi通信芯片，具體講涉及一種基于無源喚醒的低功耗WiFi通信芯片及其方法。

背景技術

為了保證電力系統的可靠性和穩定性，長期以來，電網公司都對電力設備執行定期檢修制度，這種根據計劃時間周期對設備進行維護和檢修，不僅耗時耗力，影響工業生產和居民生活，而且很容易出現檢修過度和檢修不足的弊病。隨著智能電網的建設與發展，電網中各個電力設備的狀態監測開始全面走向自動化、智能化。通過在電力設備上配置相應的傳感器與通信芯片，采集并傳輸設備的實時狀態信息，為電力設備管理提供基礎數據支撐，可實現電力設備智能自診斷功能，在減輕了設備檢修負擔的同時，進一步保障了電網的運行安全。

在各種應用于電力設備狀態檢測的通信技術中，WiFi技術因其屬于無線通信，不需要鋪設通信路線，同時具有傳輸數據率高，傳輸距離適中，直接支持TCP/IP協議，聯網成本低等優勢，成為最適合于電力設備狀態監測的通信方式之一。但目前基于WiFi的無線通信系統普遍存在功耗較高的問題，而電力設備狀態監測中普遍采用電池供電。如果不進行有針對性的低功耗優化，電池電量將很快耗盡，無法達到3-5年的最低使用年限。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種基于無源喚醒的低功耗WiFi通信芯片及其方法，通過無源喚醒模塊控制WiFi通信模塊何時從功耗極低的睡眠模式中恢復，由此保證WiFi通信模塊在需要傳輸數據時正常工作，而沒有傳輸數據時，將整個通信系統盡可能維持在睡眠模式，同時因為無源性，喚醒模塊不會額外消耗任何能量，進而使得整個WiFi通信系統的功耗大大降低。將其使用在電力設備狀態監測系統中，電池使用壽命將得到極大的提高，避免了系統進行頻繁的維護與更新。

本發明的目的是采用下述技術方案實現的：

一種基于無源喚醒的低功耗WiFi通信芯片，其改進之處在于，所述通信芯片包括WiFi通信模塊和無源喚醒模塊；

所述WiFi通信模塊包括微控制器、WiFi射頻收發電路、WiFi基帶處理器和電源供應單元；

所述無源喚醒模塊包括電源恢復電路、電源穩壓電路、啟動信號產生電路、時鐘產生器、控制邏輯電路、存儲器和數據解調電路；

所述電源供應單元分別與微控制器、WiFi射頻收發電路、WiFi基帶處理器連接；

所述存儲器及控制邏輯電路分別與電源恢復電路、啟動信號產生電路、時鐘產生器、數據解調電路相連接；電源恢復電路分別與電源穩壓電路、啟動信號產生電路、時鐘產生器、數據解調電路相連接。

優選的，所述WiFi基帶處理器分別與微控制器、WiFi射頻收發電路連接。

優選的，所述電源恢復電路分別與電源穩壓電路、啟動信號產生電路、時鐘產生器、數據解調電路相連接。

優選的，所述通信芯片處于睡眠模式，微控制器控制電源供應單元停止對WiFi射頻收發電路和WiFi基帶處理器的電源供應。

優選的，所述通信芯片接收到有效喚醒信號，微控制器控制電源供應單元恢復對WiFi射頻收發電路和WiFi基帶處理器的供電。

本發明基于另一目的提供的一種基于無源喚醒的低功耗WiFi通信方法，其特征在于，所述方法包括

(1)傳感器定時采集電力設備數據；

(2)數據集中器向通信芯片發射數據傳輸請求信號；

(3)通信芯片接收到請求信號后，判斷是否需要喚醒；

(4)喚醒信號生成，從睡眠狀態中恢復到正常工作模式；

(5)數據傳輸完畢，通信芯片自動轉為睡眠狀態。

優選的，所述步驟(2)包括主站需要讀取電力設備當前狀態，通過連接主站的數據集中器，向區域內的通信芯片發射數據傳輸請求信號，其中，數據傳輸請求信號為射頻信號。

優選的，所述步驟(3)包括

(3.1)無源喚醒模塊探測到數據傳輸請求信號，電磁波能量通過電源恢復電路和電源穩壓電路，部分轉化為穩定的電源電壓，供應給模塊中其它各子電路；

(3.2)電源電壓恢復到電路正常工作閾值范圍內，啟動信號產生電路將產生一個啟動信號，各子電路開始正常工作；

(3.3)數據解調電路捕獲數據傳輸請求信號并將其解調為數字信號，輸出至控制邏輯電路與存儲器；

(3.4)解調后的數字信號中包含相應的喚醒信息，控制邏輯電路將輸出相應的響應結果，與無源喚醒模塊存儲器中存儲的設備ID進行匹配，確定當前設備的傳感器數據是否需要被讀取。

優選的，所述步驟(4)包括