特表 2025-531729 ＷＢＭＳにおける省電力モードからのネットワーク再起動

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2025-09-25

(54)【発明の名称】ＷＢＭＳにおける省電力モードからのネットワーク再起動

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/371 20190101AFI20250917BHJP

   H04W 72/0446 20230101ALI20250917BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20250917BHJP

   G01R 31/396 20190101ALI20250917BHJP

   B60L 3/00 20190101ALN20250917BHJP

   B60L 58/10 20190101ALN20250917BHJP

【ＦＩ】

G01R31/371

H04W72/0446

H02J7/00 P

H02J7/00 Y

G01R31/396

B60L3/00 S

B60L58/10

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2025512872

(86)(22)【出願日】2023-08-28

(85)【翻訳文提出日】2025-04-21

(86)【国際出願番号】 US2023031237

(87)【国際公開番号】W WO2024049735

(87)【国際公開日】2024-03-07

(31)【優先権主張番号】17/900,670

(32)【優先日】2022-08-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ

(71)【出願人】

【識別番号】507107291

【氏名又は名称】テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】230129078

【弁護士】

【氏名又は名称】佐藤 仁

(72)【発明者】

【氏名】アリトン イー シャファ

(72)【発明者】

【氏名】タリク イハブ ムハンナ

(72)【発明者】

【氏名】マシュー ジャラミタ

(72)【発明者】

【氏名】ナヴィーン クマール カラ

【テーマコード（参考）】

2G216

5G503

5H125

5K067

【Ｆターム（参考）】

2G216AB01

2G216BA21

2G216CC04

2G216CC06

5G503BA02

5G503BB01

5G503EA08

5G503FA06

5G503GD02

5G503GD03

5G503GD05

5H125AA01

5H125AC12

5H125FF30

5K067EE02

5K067EE10

5K067EE71

(57)【要約】

或る例において、ワイヤレスバッテリー管理システム（２００）がバッテリーセル（２０８）の一つ又は複数のセットを含む。ワイヤレスバッテリー管理システムは第１のスーパーフレームにおいてダウンリンクパケットをブロードキャストするように構成される一次ノード（１０２）と、バッテリーセルの第１のセットに結合される第１の二次ノード（２０６）とを含む。第１の二次ノードは、第１のスーパーフレームの間に、ダウンリンクパケットを受信し、一次ノードに第１のアップリンクパケットを送信するよう構成される。ワイヤレスバッテリー管理システムは、バッテリーセルの第２のセット（２１２）に結合される第２の二次ノード（２１０）を含む。第２の二次ノードは、第１のスーパーフレームにおいて第１の二次ノードから第１のアップリンクパケットを受信し、第２のスーパーフレームの間に一次ノードに第２のアップリンクパケットを送信するよう構成される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワイヤレスバッテリー管理システム（ＷＢＭＳ）であって、
バッテリーセルの一つ又は複数のセットと、
第１のスーパーフレームにおいてダウンリンクパケットをブロードキャストするように構成される一次ノードと、
バッテリーセルの第１のセットに結合される第１の二次ノードであって、前記第１の二次ノードが、
前記ダウンリンクパケットを受信し、
前記第１のスーパーフレームの間に前記一次ノードに第１のアップリンクパケットを送信する、
ように構成される、前記第１の二次ノードと、
バッテリーセルの第２のセットに結合される第２の二次ノードであって、前記第２の二次ノードが、
前記第１のスーパーフレームにおいて前記第１の二次ノードから前記第１のアップリンクパケットを受信し、
第２のスーパーフレームの間に前記一次ノードに第２のアップリンクパケットを送信する、
ように構成される、前記第２の二次ノードと、
を含む、ＷＢＭＳ。

【請求項2】

請求項１に記載のＷＢＭＳであって、前記第１のスーパーフレームと前記第２のスーパーフレームとが連続するスーパーフレームである、ＷＢＭＳ。

【請求項3】

請求項１に記載のＷＢＭＳであって、前記第２の二次ノードが前記ダウンリンクパケットを受信することに失敗する、ＷＢＭＳ。

【請求項4】

請求項３に記載のＷＢＭＳであって、前記第２の二次ノードが受信機を含み、前記ダウンリンクパケットを受信することに失敗することに応答して、前記第２の二次ノードが前記受信機をオンにする、ＷＢＭＳ。

【請求項5】

請求項１に記載のＷＢＭＳであって、前記第１の二次ノードが、前記第１のスーパーフレームの第１のスロットにおいて前記ダウンリンクパケットを受信し、前記第１のスーパーフレームの第２のスロットにおいて前記第１のアップリンクパケットを送信する、ＷＢＭＳ。

【請求項6】

請求項５に記載のＷＢＭＳであって、前記第２の二次ノードが、前記第２のスロットにおいて前記第１のアップリンクパケットを受信する、ＷＢＭＳ。

【請求項7】

方法であって、
ワイヤレスバッテリー管理システム（ＷＢＭＳ）における第１のスーパーフレームにおいて、一次ノードから一つ又は複数の二次ノードにダウンリンクパケットを送信することと、
第１の二次ノードにおいて前記ダウンリンクパケットを受信することと、
前記第１のスーパーフレームにおいて、前記第１の二次ノードから前記一次ノードに第１のアップリンクパケットを送信することと、
前記第１のスーパーフレームにおいて、第２の二次ノードにおいて前記第１のアップリンクパケットを受信することと、
第２のスーパーフレームの間に前記第２の二次ノードから前記一次ノードに第２のアップリンクパケットを送信することと、
を含む、方法。

【請求項8】

請求項７に記載の方法であって、前記第１の二次ノードがバッテリーセルの第１のセットに結合され、前記第２の二次ノードがバッテリーセルの第２のセットに結合される、方法。

【請求項9】

請求項７に記載の方法であって、前記一次ノードが、前記第１のスーパーフレームの第１のスロットにおいて前記ダウンリンクパケットを送信し、前記第１の二次ノードが、前記第１のスロットにおいて前記ダウンリンクパケットを受信する、方法。

【請求項10】

請求項９に記載の方法であって、前記第１の二次ノードが、前記第１のスーパーフレームの第２のスロットにおいて前記第１のアップリンクパケットを送信する、方法。

【請求項11】

請求項１０に記載の方法であって、前記第２の二次ノードが前記ダウンリンクパケットを受信することに失敗する、方法。

【請求項12】

請求項１１に記載の方法であって、前記第２の二次ノードが受信機を含み、前記ダウンリンクパケットを受信することに失敗することに応答して、前記第２の二次ノードが前記受信機をオンにする、方法。

【請求項13】

請求項１２に記載の方法であって、前記第２の二次ノードが、前記第２のスロットにおいて前記第１のアップリンクパケットを受信する、方法。

【請求項14】

請求項７に記載の方法であって、前記第１のスーパーフレームと前記第２のスーパーフレームとが連続するスーパーフレームである、方法。

【請求項15】

方法であって、
第１のスーパーフレームにおいて、一次ノードから一つ又は複数の二次ノードに第１のダウンリンクパケットを送信することと、
前記第１のスーパーフレームにおいて、第１の二次ノードにおいて前記第１のダウンリンクパケットを受信することと、
前記第１のスーパーフレームにおいて、第２の二次ノードにおいて前記第１のダウンリンクパケットを受信することに失敗することと、
前記第１のスーパーフレームにおいて、前記第１の二次ノードから前記一次ノードに第１のアップリンクパケットを送信することと、
第２のスーパーフレームにおいて、前記一次ノードから前記一つ又は複数の二次ノードに第２のダウンリンクパケットを送信することと、
前記第２のスーパーフレームにおいて、前記第２の二次ノードにおいて前記第２のダウンリンクパケットを受信することと、
前記第２のスーパーフレームにおいて、前記第２の二次ノードから前記一次ノードに第２のアップリンクパケットを送信することと、
を含む、方法。

【請求項16】

請求項１５に記載の方法であって、前記第１のスーパーフレームと前記第２のスーパーフレームとが連続するスーパーフレームである、方法。

【請求項17】

請求項１５に記載の方法であって、前記第１の二次ノードがバッテリーセルの第１のセットに結合され、前記第２の二次ノードがバッテリーセルの第２のセットに結合される、方法。

【請求項18】

請求項１５に記載の方法であって、前記一次ノードが、前記第１のスーパーフレームの第１のスロットにおいて前記第１のダウンリンクパケットを送信し、前記第１の二次ノードが、前記第１のスロットにおいて前記第１のダウンリンクパケットを受信する、方法。

【請求項19】

請求項１８に記載の方法であって、前記一次ノードが、前記第２のスーパーフレームの第２のスロットにおいて前記第２のダウンリンクパケットを送信し、前記第２の二次ノードが、前記第２のスーパーフレームの前記第２のスロットにおいて前記第２のダウンリンクパケットを受信する、方法。

【請求項20】

請求項１９に記載の方法であって、前記第２の二次ノードが、前記第２のスーパーフレームの第３のスロットにおいて前記第２のアップリンクパケットを送信する、方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

現代の車両には複数のバッテリーセルが搭載されることがある。センサが、温度、電圧、及び、車両の安全性のため及び適切な動作を確保するために、セルの状態や健全性を示す他の指標など、バッテリーセルに関連する情報を監視し得る。

【発明の概要】

【0002】

本記載の少なくとも一つの例によれば、ワイヤレスバッテリー管理システムが、一つ又は複数のセットのバッテリーセルを含む。ワイヤレスバッテリー管理システムは、第１のスーパーフレームにおいてダウンリンクパケットをブロードキャストするように構成される一次ノードを含む。ワイヤレスバッテリー管理システムはまた、バッテリーセルの第１のセットに結合される第１の二次ノードを含む。第１の二次ノードは、第１のスーパーフレームの間、ダウンリンクパケットを受信し、第１のアップリンクパケットを一次ノードに送信するように構成される。ワイヤレスバッテリー管理システムは、バッテリーセルの第２のセットに結合される第２の二次ノードを含む。第２の二次ノードは、第１のスーパーフレームにおいて第１の二次ノードから第１のアップリンクパケットを受信するように構成される。第２の二次ノードはまた、第２のスーパーフレームの間に第２のアップリンクパケットを一次ノードに送信するように構成される。

【0003】

本記載の少なくとも一つの例によれば、或る方法が、ワイヤレスバッテリー管理システムにおける第１のスーパーフレームにおいて、一次ノードから一つ又は複数の二次ノードにダウンリンクパケットを送信することを含む。この方法は、第１の二次ノードにおいてダウンリンクパケットを受信することを含む。この方法はまた、第１のスーパーフレームにおいて、第１の二次ノードから一次ノードに第１のアップリンクパケットを送信することを含む。この方法はまた、第１のスーパーフレームにおいて、第２の二次ノードにおいて第１のアップリンクパケットを受信することを含む。この方法は、第２のスーパーフレームの間、第２の二次ノードから一次ノードに第２のアップリンクパケットを送信することを含む。

【0004】

本記載の少なくとも一つの例によれば、或る方法が、第１のスーパーフレームにおいて、一次ノードから一つ又は複数の二次ノードに第１のダウンリンクパケットを送信することを含む。この方法はまた、第１のスーパーフレームにおいて、第１の二次ノードにおいて第１のダウンリンクパケットを受信することを含む。この方法は、第１のスーパーフレームにおいて、第２の二次ノードにおいて第１のダウンリンクパケットを受信することに失敗することを含む。この方法はまた、第１のスーパーフレームにおいて、第１の二次ノードから一次ノードに第１のアップリンクパケットを送信することを含む。この方法は、第２のスーパーフレームにおいて、一次ノードから一つ又は複数の二次ノードに第２のダウンリンクパケットを送信することを含む。この方法は、第２のスーパーフレームにおいて、第２の二次ノードにおいて第２のダウンリンクパケットを受信することを含む。この方法はまた、第２のスーパーフレームにおいて第２の二次ノードから一次ノードに第２のアップリンクパケットを送信することを含む。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】様々な例に従ったワイヤレスバッテリー管理システムのブロック図である。

【0006】

【図2】様々な例に従ったワイヤレスバッテリー管理システムのブロック図である。

【0007】

【図3A】様々な例に従ったワイヤレスバッテリー管理システムによって用いられ得るスーパーフレーム間隔である。

【0008】

【図3B】様々な例に従ったワイヤレスバッテリー管理システムによって用いられ得るスーパーフレーム間隔である。

【0009】

【図4A】様々な例に従ったワイヤレスバッテリー管理システムによって用いられ得る連続スーパーフレーム間隔を示す。

【図4B】様々な例に従ったワイヤレスバッテリー管理システムによって用いられ得る連続スーパーフレーム間隔を示す。

【0010】

【図5A】様々な例に従った、二次ネットワークノードについての縮尺された電力消費のグラフである。

【0011】

【図5B】様々な例に従った、一次ノードについての縮尺された電力消費のグラフである。

【0012】

【図6】様々な例に従った、一次ノード及び二次ノードにおけるおおよその電力消費の表である。

【0013】

【図7】様々な例に従った、省電力モードからネットワークを再起動するための方法のフローチャートである。

【0014】

【図8】本明細書の様々な例に従った、省電力モードからネットワークを再起動するための方法のフローチャートである。

【0015】

図面において、（機能上及び／又は構造上）同じ又は類似の特徴を示すために同じ参照番号又は他の参照指示子を用いている。

【発明を実施するための形態】

【0016】

電子デバイスにはバッテリーを用いて動作するものがある。例えば、電気車両は、車両に電力を提供する複数のバッテリーセルを含む。電子デバイスにおけるバッテリーセルは大量の電力を提供することができ、また、バッテリーセルによって提供される電力は電子デバイスの動作に不可欠であり得るので、電子デバイスはバッテリーセルを管理するシステムを含むことがある。

【0017】

バッテリー管理システム（ＢＭＳ）は、様々なやり方で電子デバイスのバッテリーセルを管理し得る。例えば、ＢＭＳは、電子デバイスにおけるバッテリーセルの健全性（例えば、電圧、電流、温度）を監視し得る。また、ＢＭＳは様々なバッテリーセルを制御して、バッテリーセルによって提供される電力量を管理し、その電力を電子デバイス内に導き得る。概して、ＢＭＳは、複数のバッテリーモジュールや、バッテリーモジュールを管理するためのコントローラなど、複数の構成要素を含む。各バッテリーモジュールは、複数のバッテリーセルに接続され得、それらのバッテリーセルを監視するためのバッテリーモニタを含み得る。それゆえ、バッテリーモジュールに結合されるバッテリーセルは、電子デバイスに電力を提供し、バッテリーモジュールにおけるバッテリーモニタは、そのバッテリーモジュールにおけるバッテリーセルの健全性及び動作を監視し、コントローラは、バッテリーモニタと通信して、バッテリーモジュール及びそのセルが適切に動作することを保証する。コントローラはまた、バッテリーモニタと通信して、バッテリーセルの動作、例えば、これらのバッテリーセルによって提供される電力のオン、オフ、電力の向きの変更、又はその他の方式で電力のバランスを取るなどの制御を行い得る。

【0018】

ＢＭＳは、ワイヤレスバッテリー管理システム（ＷＢＭＳ）をつくるためにワイヤレス技術を組み込み得る。例えば、一次ネットワークノードは、コントローラを含むか又はコントローラと結合され、二次ネットワークノードは、複数のバッテリーセルを制御するバッテリーモジュールを含む。一次ネットワークノード及び二次ネットワークノードは、例えば無線周波数を用いて、相互にワイヤレス通信し得る。幾つかのプロトコルにおいて、一次ネットワークノードと二次ネットワークノードとの間のワイヤレス通信を容易にするため、スーパーフレームが有用である。スーパーフレームにおいて、一次ネットワークノードは、まず、ダウンリンク（ＤＬ）通信（又はパケット）を複数の二次ネットワークノードにブロードキャストする。二次ネットワークノードは、シリアル方式でアップリンク（ＵＬ）通信（又はパケット）を用いて一次ネットワークノードに個別に応答する。スーパーフレームは下記でさらに説明する。

【0019】

ＷＢＭＳが、或るスループットレベル、データ速度、パケットエラー率、（一次ノードを含む）各デバイスにおける電力消費、センサ又はモニタがバッテリーセルから収集されるデータをどのくらい迅速に送出するかの保証など、信頼性の高い動作のための或る要件を有し得る。幾つかの例示の要件には、６００キロビット／秒（ｋｂｐｓ）の帯域幅、１００ミリ秒（ｍｓ）未満のデータ待ち時間、１０－５未満のパケットエラー率、及び、一次ノードにおいて１ミリアンペア（ｍＡ）未満であり、二次ノードにおいて３００マイクロアンペア（μＡ）未満である電力消費が含まれ得る。

【0020】

電力消費は、車両がオンのときと車両がオフのときとの二つの状態の間において考慮され得る。車両がオンである場合、車両のバッテリー又は他の高電圧バッテリーは、ワイヤレスノードに給電し得る。車両がオフである場合、ワイヤレスノードは、消費電力が少ないシャットダウンモードに入る。しかし、一例において、車両が再びオンになった後、ワイヤレスノードは、始動し、ＷＢＭＳネットワークを３００ミリ秒未満で、好ましくは可能な限り素早く、動作させるべきである。

【0021】

ＷＢＭＳネットワークにおけるワイヤレスノードは、スーパーフレームとして知られる時間間隔を用いて互いに通信し得る。スーパーフレームがスロットに分割され、スロットは、ダウンリンクスロット及びアップリンクスロットとしてさらに割り振られ得る。ダウンリンクスロットは、一次ノードから二次ノードにパケットを送信する。アップリンクスロットは、二次ノードから一次ノードにパケットを送信する。幾つかの例において、一次ノードは、ダウンリンクスロットにおいてブロードキャストパケットを送信し、ブロードキャストパケットは、すべての二次ノードによって受信される。

【0022】

車両がオフでありＷＢＭＳがアクティブでない場合、幾つかの例において、キープアライブアプローチが有用であり得る。幾つかのスーパーフレーム間隔の間、アクティビティが生じない。次いで、ダウンリンク及び複数のアップリンクを有し得るアクティブなキープアライブスーパーフレームが生じる。アクティブなキープアライブスーパーフレームに続いて、一つ又は複数のクワイエットスーパーフレームが生じる。クワイエットスーパーフレームの後、別のアクティブなキープアライブスーパーフレームが生じ、必要に応じてこのプロセスが繰り返される。このアプローチにより、車両がオフのときに電力が節約される。

【0023】

車両がオフになり次いでオンになると、一次ノードに割り込みが送られる。割り込みは、アイドルスーパーフレーム又はアクティブスーパーフレームにおいて到達し得る。一次ノードが、アクティブであり、ダウンリンクパケットに割り込み情報を組み込み得る場合、一次ノードはそのように動作し、その情報を各二次ノードに送る（例えば、ウェイクアップ信号）。次いで、二次ノードが応答し得る。ただし、アイドルスーパーフレームの間に割り込みが生じると、二次ノードはアクティブでなくなり得、リッスン（ｌｉｓｔｅｎ）し得ない。代わりに、二次ノードはアイドルになり得、次のアクティブなキープアライブスーパーフレームを待機し得る。このシナリオにおいて、一次ノードは次のアクティブなスーパーフレームがウェイクアップ信号を送信するのを待機する。しかし、ワイヤレス信号との干渉などの様々な理由から、二次ノードが、次のアクティブなスーパーフレームの間にダウンリンクパケットを受信しないことがある。この場合、ＷＢＭＳは、すべての二次ノードが始動し応答するまで、さらに別のアクティブなスーパーフレームを待機する必要がある。このシナリオは、ネットワークの再起動にかかる時間を長くする。

【0024】

本明細書の例において、アクティブなスーパーフレームの間、予期されるダウンリンクパケットを一次ノードから受信することに失敗する第１の二次ノードが、その受信機をオンにして、アクティブなスーパーフレームの間に他の二次ノードから一次ノードに送信されている他のフレームを都合よくリッスンするように構成され得る。第１の二次ノードが別の二次ノードからの送信を受信すると、第１の二次ノードが始動し、アクティブ状態に入る。本明細書における他の例において、一次ノードからのダウンリンクパケットを捕らえそこなう第１の二次ノードは、現在のスーパーフレームの間にリッスンするのではなく、その受信機を用いて次のスーパーフレームの間にリッスンするように構成され得る。次のスーパーフレームに何らかのアクティビティがあれば、ＷＢＭＳはアクティブになり、第１の二次ノードは通常動作を継続することができる。

【0025】

図１は、ＷＢＭＳ１０１を含む自動車などの例示のシステム１００の斜視図である。幾つかの例において、システム１００は、システム１００の一つ又は複数の構成要素に電力を供給するためのワイヤレスバッテリー管理システムを含み得る任意のシステムである。図に示すように、ＷＢＭＳ１０１は、一次ネットワークノード１０２（本明細書においてメインノードとも称する）と、バッテリーコントローラ１０４と、複数の二次ネットワークノード１０６と、複数のバッテリーセル１０８とを含む。或る例において、ＷＢＭＳ１０１は複数の一次ネットワークノードを含み得る。本開示は、主としてワイヤレスシステムの文脈において通信技術を説明するが、これらの技術は有線システム（例えば、ノード１０２と１０６との間が有線接続である場合）にも有用であり得る。一次ネットワークノードは本明細書において一次ノードとも称し、二次ネットワークノードは本明細書において二次ノードとも称する。

【0026】

或る例において、一次ネットワークノード１０２は、第１の有線接続１１０を用いてバッテリーコントローラ１０４に結合される。或る例において、一次ネットワークノード１０２とバッテリーコントローラ１０４との間の第１の有線接続１１０は、ユニバーサル非同期送受信機（ＵＡＲＴ）、集積回路間回路（Ｉ２Ｃ）などである。二次ネットワークノード１０６は、一次ネットワークノード１０２にワイヤレス結合し、第２の有線接続１１２を用いてバッテリーセル１０８に結合する。

【0027】

或る例において、ＷＢＭＳ１０１は、一次ネットワークノード１０２と二次ネットワークノード１０６との間のワイヤレス無線周波数（ＲＦ）通信を提供する。或る例において、ワイヤレスＲＦ通信は、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ Ｇｒｏｕｐ（ＳＴＧ）に準拠する２．４ＧＨｚ～２．４８３ＧＨｚのライセンスフリー２．４ギガヘルツ（ＧＨｚ）の産業、科学、医療（ＩＳＭ）帯域を用いる。幾つかの例において、ＷＢＭＳ１０１は、物理層（ＰＨＹ）にわたって２メガビット／秒（Ｍｂｐｓ）のＢＬＥ（BLUETOOTH Low Energy）を用いる。オープンシステムインターコネクション（ＯＳＩ）モデルは、物理媒体を介して未処理ビットを通信するために用いられる層としてＰＨＹを含む。この場合、ＰＨＹは空きスペースであり、ＷＢＭＳ１０１は、これを用いて一次ネットワークノード１０２と二次ネットワークノード１０６との間でワイヤレス通信を行う。或る例において、ＷＢＭＳ１０１の送信電力は１０デシベルミリワット（ｄＢｍ）以下である。ＷＢＭＳにおいて通信チャネルを確立することの付加的な例示の詳細は、本願と同一譲渡人に譲渡された、２０２１年４月１６日に出願された米国特許出願番号１７／２３３，１０６、発明の名称「バッテリー管理のためのワイヤレスプロトコル」、及び２０２１年８月１１日に出願された米国特許出願番号１７／３９９，７９３、発明の名称「ワイヤレスバッテリー管理システムのセットアップ」に記載されており、これらは各々、全体が参照により本明細書に組み込まれている。

【特許文献1】米国特許出願番号 １７／２３３，１０６

【特許文献2】米国特許出願番号 １７／３９９，７９３

【0028】

或る例において、一次ネットワークノード１０２と二次ネットワークノード１０６との間のワイヤレスＲＦ通信は、周波数ホッピング及びタイムスロット割り当てを利用して、スーパーフレーム（ＳＦ）にわたってデータを送受信する。スーパーフレームは、スーパーフレーム間隔とも称し、一次ネットワークノード１０２と二次ネットワークノード１０６との間のデータ交換のための時間及び周波数の割り当て、並びに、これらの割り当ての間のフレーム間隔を含む、時間間隔である。周波数ホッピングは、スペクトル帯域を占める多数の別個の周波数間で送信周波数を素早く変更することによってＲＦ信号を送信することを含む。タイムスロット割り当ては、一次ネットワークノード１０２、或いは一つ又は複数の二次ネットワークノード１０６のいずれかに割り振られるタイムスロットであり、一つ又は複数の二次ネットワークノード１０６、又は一次ネットワークノード１０２に送信するためのものである。タイムスロット割り当ては半二重モードで行われ、一次ネットワークノード１０２及び二次ネットワークノード１０６の両方が、ダウンリンク／アップリンク持続時間に交換されるデータのスキャン／ペアリングフレームにおいて特定される時間的瞬間に従って、送信モードと受信モードとの間で切り替わる。ペアリングの付加的な例の詳細は、本願と同一譲渡人に譲渡された、２０２２年１月１４日に出願された、米国特許出願番号１７／５７６，００１、発明の名称「モニタ回路をテストするための動作モード」に記載されており、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれている。

【特許文献3】米国特許出願番号 １７／５７６，００１

【0029】

ＷＢＭＳ１０１は、一次ネットワークノード１０２、バッテリーコントローラ１０４、及び二次ネットワークノード１０６を用いて、バッテリーセル１０８を管理する。一次ネットワークノード１０２及び二次ネットワークノード１０６は、バッテリーセル１０８の状態について互いに通信する。

【0030】

上述のように、車両がオフである場合、キープアライブプロセスが有用である。所与のキープアライブ間隔Ｎに対して、キープアライブプロセスは、（Ｎ－１）個のスーパーフレームをスキップしてＮ番目のスーパーフレームにおいて始動して、アクティビティがあればそれを処理してから、再び休止に移行する。キープアライブプロセスには様々な手法が有用であり得る。第１の例は、完全にアクティブなプロセスである。このプロセスでは、一次ネットワークノードは、Ｎ番目のスーパーフレームのアップリンク部分の間その受信機をオンにし、二次ネットワークノードは、それらの応答を一次ネットワークノードに送信する。第２の例は、部分的にアクティブなプロセスである。このプロセスでは、一次ネットワークノードは、Ｎ番目のスーパーフレームのアップリンク部分の間その受信機をオフにし、二次ネットワークノードは、応答を送信することを求められない。部分的にアクティブなスーパーフレームは、完全にアクティブなスーパーフレームよりも消費電力が少ない。キープアライブプロセスは、アイドルスーパーフレーム、部分的にアクティブなスーパーフレーム、及び完全にアクティブなスーパーフレームの任意の組み合わせを有していてもよい。

【0031】

図２は、例示のＷＢＭＳ２００を図示する。ＷＢＭＳ２００は、上述のＷＢＭＳ１０１の一例である。図示するように、ＷＢＭＳ２００は、一次ネットワークノード１０２、バッテリーコントローラ１０４、メモリ２０２、プロセッサ２０４、第１の二次ネットワークノード２０６、第１の複数の又はセットのバッテリーセル２０８、第２の二次ネットワークノード２１０、及び第２の複数の又はセットのバッテリーセル２１２を含む。明示的に示されていないが、付加的な二次ネットワークノード２０６、２１０が含まれてもよい。一次ネットワークノード１０２は、メモリ２０２と、メモリ２０２に格納されるコード２１８を実行して、本明細書において一次ネットワークノード１０２に帰属する一つ又は複数の動作を行うように構成されるプロセッサ２０４とを含む。一例において、メモリ２０２の一部を非一時的とし得、メモリ２０２の一部を一時的とし得る。二次ネットワークノード２０６、２１０も、プロセッサ及びメモリを含み得る。例えば、図示するように、第１の二次ネットワークノード２０６は、コード２２４を格納するメモリ２２２に結合されるプロセッサ２２０を含み、コード２２４は、本明細書において第１の二次ネットワークノード２０６に帰属する一つ又は複数の動作を実施するためにプロセッサ２２０によって実行可能である。

【0032】

一次ネットワークノード１０２は、第１の有線接続１１０を用いてバッテリーコントローラ１０４に結合され、二次ネットワークノード２０６、２１０の各々にワイヤレス結合される。第１の二次ネットワークノード２０６は、第３の有線接続２１４を用いて第１の複数の又はセットのバッテリーセル２０８に結合され、一次ネットワークノード１０２にワイヤレス結合される。第２の二次ネットワークノード２１０は、第４の有線接続２１６を用いて第２の複数の又はセットのバッテリーセル２１２に結合され、一次ネットワークノード１０２にワイヤレス結合される。図２は、ＷＢＭＳ２００における二次ネットワークノードの数を制限するものではない。そうではなく、命名規則は、二次ネットワークノードの各々が複数のバッテリーセルに結合されることを示している。

【0033】

或る例において、一次ネットワークノード１０２は、少なくとも８個の二次ネットワークノード２０６、２１０にワイヤレス結合される。或る例において、二次ネットワークノード２０６、２１０の各々が、有線接続を用いて少なくとも１６個のバッテリーセルに結合され得る。幾つかの例において、ＷＢＭＳ２００は一つの一次ネットワークノード１０２を含む。他の例において、ＷＢＭＳ２００は複数の一次ネットワークノード１０２を含む。

【0034】

ＷＢＭＳ２００は、一次ネットワークノード１０２、バッテリーコントローラ１０４、メモリ２０２、プロセッサ２０４、第１の二次ネットワークノード２０６、及び第２の二次ネットワークノード２１０を用いて、第１の複数のバッテリーセル２０８と第２の複数のバッテリーセル２１２とを管理する。メモリ２０２内の命令により、プロセッサ２０４は、一次ネットワークノード１０２に、第１の複数のバッテリーセル２０８及び第２の複数のバッテリーセル２１２の状態について、第１の二次ネットワークノード２０６及び第２の二次ネットワークノード２１０とワイヤレス通信するように指令する。一次ネットワークノード１０２及び二次ネットワークノード２０６、２１０は、任意の適切なプロトコルフォーマットを用いて通信し得る。

【0035】

プロセッサ２０４及び２２０いずれか又は両方が、一つ又は複数のプロセッサなどの処理回路要素を含み得る。プロセッサ２０４及び２２０は、一つ又は複数のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路、中央処理装置、グラフィックス処理装置、フィールドプログラマブルゲートアレイ、及び／又は任意の他の処理リソースなど、集積回路要素、個別論理回路要素、アナログ回路要素の任意の組み合わせを含み得る。幾つかの例において、プロセッサ２０４及び２２０は、上記で列挙した処理リソースの任意の組み合わせ、及び他の離散又は集積論理回路要素、及び／又はアナログ回路要素など。複数の構成要素を含み得る。

【0036】

図３Ａは、例えばＷＢＭＳ １０１などのワイヤレスバッテリー管理システムによって用いられ得る、例示のスーパーフレーム間隔３００である。図３Ａにおいて、二次ネットワークノード１０６の各々は、一次ネットワークノード１０２からダウンリンクを受信し、適切な応答を提供する。下記に説明する図３Ｂは、二次ネットワークノード（例えば、２０６、２１０など）が一次ネットワークノード１０２からダウンリンクを捕らえそこなう状況を示す。図３Ａを再度参照すると、用語ＴｓＭａｘＲｘは、パケット（Ｒｘ）を受信するために割り当てられる最大（Ｍａｘ）時間（Ｔｓ）を示し、用語ＴｓＭａｘＴｘは、パケット（Ｔｘ）を送信するために割り当てられる最大（Ｍａｘ）時間（Ｔｓ）を示す。一次ネットワークノード１０２は、例えばスーパーフレーム間隔３００を用いて、第１の二次ネットワークノード２０６、第２の二次ネットワークノード２１０、及びＮ番目の二次ネットワークノード３０１と通信する。図に示すように、スーパーフレーム間隔３００は、ＤＬ送信フレーム３０２、第１のＵＬ受信フレーム３０４、第２のＵＬ受信フレーム３０６、第３のＵＬ受信フレーム３０８、ＤＬガードフレーム３１０、ＤＬ送信時間フレーム３１２、第１の送信－受信フレーム３１４、第１のＵＬ受信時間フレーム３１６、第２の送信－受信フレーム３１８、第２のＵＬ受信時間フレーム３２０、第３の送信－受信フレーム３２２、第３のＵＬ受信時間フレーム３２４、第１のＤＬ受信フレーム３２６、第１のＵＬ送信フレーム３２８、第１の受信待機時間３３０、第１の受信－送信フレーム３３２、第１のＵＬ送信時間フレーム３３４、第２のＤＬ受信フレーム３３６、第２のＵＬ送信フレーム３３８、第２の受信待機時間３４０、第２の受信－送信フレーム３４２、第２のＵＬ送信時間フレーム３４４、第３のＤＬ受信フレーム３４６、第３のＵＬ送信フレーム３４８、第３の受信待機時間３５０、第３の受信－送信フレーム３５２、第３のＵＬ送信時間フレーム３５４、第１のフレーム３５６、第２のフレーム３５８、第３のフレーム３６０、及び第４のフレーム３６２を含む。フレーム３５６、３５８、３６０、及び３６２は、本明細書において、それぞれ、スロット３５６、３５８、３６０、及び３６２と称し得る。

【0037】

スーパーフレーム間隔３００は、ワイヤレスバッテリー管理のため、一次ネットワークノード１０２と二次ネットワークノード１０６との間の通信を組織化する。或る例において、スーパーフレーム間隔３００は、一次ネットワークノード１０２と第１の二次ネットワークノード２０６、第２の二次ネットワークノード２１０、及びＮ番目の二次ネットワークノード３０１との間のデータ交換のための媒体アクセス制御（ＭＡＣ）である。スーパーフレーム間隔３００における二次ネットワークノード２０６、２１０、３０１の各々は、図３を参照して論じたように、タイムスロットの間に一次ネットワークノード１０２と通信する。

【0038】

或る例において、スーパーフレーム間隔３００はＤＬガードフレーム３１０で開始する。ＤＬガードフレーム３１０は、後続のＳＦ間の干渉がないことを保証する時間期間である。ＤＬガードフレーム３１０の時点において、第１の二次ネットワークノード２０６は第１の受信待機時間３３０に入り、第２の二次ネットワークノード２１０は第２の受信待機時間３４０に入り、Ｎ番目の二次ネットワークノード３０１は第３の受信待機時間３５０に入る。

【0039】

スーパーフレーム間隔３００の第１のフレーム３５６において、ＤＬガードフレーム３１０の後、一次ネットワークノード１０２は、ＤＬ送信時間フレーム３１２の間にＤＬ送信フレーム３０２用いて二次ネットワークノード２０６、２１０、３０１のすべてにＤＬをブロードキャストする。第１の二次ネットワークノード２０６は、第１のＤＬ受信フレーム３２６を用いてＤＬを受信し、第２の二次ネットワークノード２１０は、第２のＤＬ受信フレーム３３６を用いてＤＬを受信し、Ｎ番目の二次ネットワークノード３０１は、第３のＤＬ受信フレーム３４６を用いてＤＬを受信する。ＤＬ送信フレーム３０２の後、一次ネットワークノード１０２は、二次ネットワークノード２０６、２１０、３０１の各々からＵＬを受信するのに備えて、第１の送信－受信フレーム３１４に入る。一次ネットワークノード１０２が第１の送信－受信フレーム３１４に入ると同時に、第１の二次ネットワークノード２０６は、一次ネットワークノード１０２に第１のＵＬを送信するのに備えて、第１の受信－送信フレーム３３２に入る。

【0040】

スーパーフレーム間隔３００の第２のフレーム３５８において、第１の二次ネットワークノード２０６は、第１のＵＬ送信フレーム３２８を用いて第１のＵＬ送信時間フレーム３３４の間に、第１のＵＬを送信する。一次ネットワークノード１０２は、第１のＵＬ受信フレーム３０４を用いて第１のＵＬ受信時間フレーム３１６の間に、第１のＵＬを受信する。第２のフレーム３５８において、一次ネットワークノード１０２は、第２の二次ネットワークノード２１０から第２のＵＬを受信するのに備えて、第２の送信－受信フレーム３１８に入る。第２の二次ネットワークノード２１０は、一次ネットワークノード１０２に第２のＵＬを送信するのに備えて、第２の受信－送信フレーム３４２に入る。

【0041】

スーパーフレーム間隔３００の第３のフレーム３６０において、第２の二次ネットワークノード２１０は、第２のＵＬ送信フレーム３３８を用いて第２のＵＬ送信時間フレーム３４４の間に、第２のＵＬを送信する。一次ネットワークノード１０２は、第２のＵＬ受信フレーム３０６を用いて第２のＵＬ受信時間フレーム３２０の間に、第２のＵＬを受信する。第３のフレーム３６０において、一次ネットワークノード１０２は、Ｎ番目の二次ネットワークノード３０１から第３のＵＬを受信するのに備えて、第３の送信－受信フレーム３２２に入る。Ｎ番目の二次ネットワークノード３０１は、一次ネットワークノード１０２に第３のＵＬを送信するのに備えて、第３の受信－送信フレーム３５２に入る。

【0042】

スーパーフレーム間隔３００の第４のフレーム３６２において、Ｎ番目の二次ネットワークノード３０１（例えば、一例において第３の二次ネットワークノード）は、第３のＵＬ送信フレーム３４８を用いて第３のＵＬ送信時間フレーム３５４の間に、第３のＵＬを送信する。図３Ａに示されるように、第４のフレーム３６２は必ずしも第３フレーム３６０と連続していない。一次ネットワークノード１０２は、第３のＵＬ受信フレーム３０８を用いて第３のＵＬ受信時間フレーム３２４の間に、第３のＵＬを受信する。図３Ａに示されるフレーム３２８、３３８、及び３４８のスケジュールは、本明細書においてデフォルトのアップリンクパケット送信スケジュールと称することがある。

【0043】

図３Ａは、各二次ノード（２０６、２１０、３０１など）が、一次ネットワークノード１０２からＤＬを適切に受信し、ＵＬを用いて応答する、例示のプロセスを示す。下記に説明する図３Ｂは、二次ノード（２０６、２１０、３０１など）の少なくとも一つが、それぞれのフレームの間に一次ネットワークノード１０２からのＤＬを捕らえそこなう場合にＷＢＭＳが従い得る、例示のプロセスを示す。

【0044】

図３Ｂは、例えばＷＢＭＳ１０１などのワイヤレスバッテリー管理システムによって用いられ得る、別の例示のスーパーフレーム間隔３００である。図３Ｂにおいて、二次ネットワークノード（例えば、２０６、２１０、３０１など）が、一次ネットワークノード１０２からのダウンリンクを捕らえそこなう。図３Ｂは、一次ネットワークノード１０２からのダウンリンクを捕らえそこなうことに対する、例示の二次ネットワークノードの応答の一例を示す。下記に説明する図４Ａ及び図４Ｂは、一次ネットワークノード１０２からのダウンリンクを捕らえそこなうことに対する、例示の二次ネットワークノードの応答の別の例を示す。

【0045】

図３Ｂの構成要素の多くは、図３Ａに関して上述しており、同様の番号が同様の構成要素を示している。図３Ｂはまた、第４の送信－受信フレーム３６８、第４のＵＬ受信時間フレーム３７０、第４のＵＬ受信フレーム３７２、第５の送信－受信フレーム３７４、第５のＵＬ受信時間フレーム３７６、及び第５のＵＬ受信フレーム３７８を含む。

【0046】

一例において、第１の二次ネットワークノード２０６が、一次ネットワークノード１０２からのＤＬ送信フレーム３０２を捕らえそこなう。図３Ｂは、第１の受信待機時間３３０の間に、この捕らえそこなったＤＬ送信フレームを「Ｘ」を用いて示す。この例において、第２の二次ネットワークノード２１０やＮ番目の二次ネットワークノードＮなどの他の二次ネットワークノードは、一次ネットワークノード１０２からＤＬ送信フレームを受信することに成功する。ただし、他の例において、任意の数の二次ネットワークノードがＤＬ送信フレームを捕らえそこない、次いで、ＤＬ送信フレームを捕らえそこなったことに応答して、この例において説明した動作を実施し得る。

【0047】

二次ネットワークノード１０６は、ワイヤレス干渉（例えば、ノイズ）などの様々な理由により、一次ネットワークノード１０２からのＤＬ送信フレームを捕らえそこなうことがある。或る例において、スーパーフレーム間隔３００は、アイドルスーパーフレームの一スーパーフレーム後に生じるスーパーフレームである。つまり、スーパーフレーム間隔３００の前のスーパーフレームは、電力を節約するために一次ネットワークノード１０２及び二次ネットワークノード１０６がアイドルであるスーパーフレームである。スーパーフレーム間隔３００において、又はスーパーフレーム間隔３００に先立つスーパーフレームにおいて、一次ネットワークノード１０２は、車両がオンになったという割り込みを受信し得る。車両がオンになることに応答して、ＷＢＭＳ１０１は、一次ネットワークノード１０２及びすべての二次ネットワークノード１０６をアクティブにすることによって起動するように試みる。上述のように、ＷＢＭＳ１０１は、或る性能要件を満たすために、この起動プロセスを３００ミリ秒以内に完了しようと試みることがある。起動プロセスを完了するために、一次ネットワークノード１０２は、各二次ネットワークノード１０６にＤＬを送り、各二次ネットワークノード１０６から戻ってくるＵＬを受信することによって、すべての二次ネットワークノード１０６がアクティブであり応答可能であることを確認する。しかし、本明細書において説明したように二次ネットワークノード１０６の一つがＤＬを捕らえそこなうと、幾つかのシステムにおいて、その二次ネットワークノード１０６は、一次ネットワークノード１０２によって二番目に送信されるＤＬからＤＬを受信するために次のスーパーフレーム間隔を待機する必要があり得る。すべての二次ネットワークノード１０６が一次ネットワークノード１０２からＤＬを受信し、一次ネットワークノード１０２に応答するまで、ＷＢＭＳ１０１は適切に起動することができない。

【0048】

図３Ｂにおいて説明する例において、第１の二次ネットワークノード２０６が、オンになり、第１のフレーム３５６の間に一次ネットワークノード１０２からＤＬを受信することを予期する。しかし、第１の二次ネットワークノード２０６は、第１の受信待機時間３３０の間に、一次ネットワークノード１０２からのＤＬ送信フレーム３０２を捕らえそこなう。ＤＬを予期しているがＤＬを受信していないことに応答して、第１の二次ネットワークノード２０６は、その受信機をオンにし、他の二次ネットワークノード１０６から送信されている他のフレームをリッスンする。第１の二次ネットワークノード２０６が別の二次ネットワークノード１０６からの送信を受信すると、第１の二次ネットワークノード２０６は、ＷＢＭＳ１０１がアクティブであることを認識し、動作の準備をするために始動動作を完了する。

【0049】

この例では、第１の二次ネットワークノード２０６は、第１の受信待機時間３３０の間に、一次ネットワークノード１０２からのＤＬ送信フレーム３０２を捕らえそこなう。従って、第１の二次ネットワークノード２０６は、第１のＵＬ送信時間フレーム３３４（図３Ｂにおいて「Ｘ」として示される）の間に一次ネットワークノード１０２にＵＬを送信することに失敗する。ＤＬを捕らえそこなったことに応答して、第１の二次ネットワークノード２０６は、別の二次ネットワークノード１０６からＵＬを受信するのに備えて、第４の送信－受信フレーム３６８に入る。ここで、第３のフレーム３６０において、第１の二次ネットワークノード２０６は、第４のＵＬ受信時間フレーム３７０の間に第４のＵＬ受信フレーム３７２（円で囲んで示す）を受信する。この例では、第２の二次ネットワークノード２１０は第４のＵＬ受信フレームを送信するが、ＵＬ受信フレームは、任意の二次ネットワークノード１０６からのものであり得る。

【0050】

第１の二次ネットワークノード２０６は、その受信機をオンのままにして、スーパーフレーム間隔３００の間にＵＬフレームをリッスンし続け得る。図に示すように、第１の二次ネットワークノード２０６は、第５の送信－受信フレーム３７４に入り、第５のＵＬ受信時間フレーム３７６の間に第５のＵＬ受信フレーム３７８（円で囲んで示す）を受信する。第１の二次ネットワークノード２０６は、他の二次ネットワークノード１０６から任意の数のＵＬフレームを受信し得る。他の例において、第１の二次ネットワークノード２０６は、別の二次ネットワークノード１０６からＵＬフレームを受信した後、ＵＬフレームをリッスンすることを停止し得る。

【0051】

第１の二次ネットワークノード２０６が他の二次ネットワークノード１０６からの送信をリッスンするために始動する場合、スーパーフレーム全体に対して始動する必要はない。そうではなく、第１の二次ネットワークノード２０６は、別の二次ネットワークノード１０６からの送信を受信するのに十分な時間だけ始動すればよい。別の二次ネットワークノード１０６から送信を受信しない場合、第１の二次ネットワークノード２０６はスリープモード又はアイドルモードに戻り得る。また、第１の二次ネットワークノード２０６が別の二次ネットワークノード１０６から送信を検出する場合、一次ネットワークノード１０２にＵＬを送信するために次のスーパーフレーム間隔を待機し得、そのため、適切なフレームの間にそのＵＬを送信することができる。

【0052】

この例では、第１の二次ネットワークノード２０６は、一次ネットワークノード１０２からのＤＬを捕らえそこなうが、依然としてスーパーフレーム間隔３００の間オンになる。この例により、特にＷＢＭＳ１０１が省電力モードから抜けるときに、或る性能要件を満たすのに十分迅速にＷＢＭＳ１０１が始動してアクティブになり得る。

【0053】

図４Ａ及び図４Ｂは、例えばＷＢＭＳ１０１などのワイヤレスバッテリー管理システムによって用いられ得る、例示の連続スーパーフレーム間隔４００及び４０１を示す。図４Ａはスーパーフレーム４００を示し、図４Ｂはスーパーフレーム４０１を示す。図４Ａ及び図４Ｂにおいて、二次ネットワークノード（例えば、２０６、２１０、３０１など）が、一次ネットワークノード１０２からのダウンリンクを捕らえそこなう。図４Ａ及び図４Ｂは、一次ネットワークノード１０２からのダウンリンクを捕らえそこなうことに対する、例示の二次ネットワークノード１０６の応答の一例を示す。図４Ａ及び図４Ｂにおいて、同様の構成要素が、図３Ａ及び図３Ｂを参照して上述した同様の構成要素と同様に動作する。例えば、受信時間フレーム、ＤＬ受信フレーム、ＵＬ送信フレーム、受信－送信フレームなどは各々、図４Ａ及び図４Ｂにおいて、図３Ａ及び図３Ｂにおける同様に命名された対応するフレームと同様に動作する。

【0054】

一次ネットワークノード１０２は、例えば、スーパーフレーム間隔４００（図４Ａに示す）及び４０１（図４Ｂに示す）を用いて、第１の二次ネットワークノード２０６、第２の二次ネットワークノード２１０、及びＮ番目の二次ネットワークノード３０１と通信する。図に示すように、スーパーフレーム間隔４００及び４０１は、第１のＤＬガードフレーム４０２、第１のＤＬ送信フレーム４０３、第１のＵＬ受信フレーム４０４、第２のＵＬ受信フレーム４０５、第２のＤＬ送信フレーム４０６、第３のＵＬ受信フレーム４０７、第４のＵＬ受信フレーム４０８、及び第５のＵＬ受信フレーム４０９を含む。スーパーフレーム間隔４００及び４０１はまた、第１のＤＬ送信時間フレーム４１０、第１の送信－受信フレーム４１１、第１のＵＬ受信時間フレーム４１２、第２の送信－受信フレーム４１３、第２のＵＬ受信時間フレーム４１４、第３の送信－受信フレーム４１５、第３のＵＬ受信時間フレーム４１６、第２のＤＬガードフレーム４１７、第２のＤＬ送信時間フレーム４１８、第４の送信－受信フレーム４１９、第４のＵＬ受信時間フレーム４２０、第５の送信－受信フレーム４２１、第５のＵＬ受信時間フレーム４２２、第６の送信－受信フレーム４２３、及び第６のＵＬ受信時間フレーム４２４を含む。

【0055】

スーパーフレーム間隔４００及び４０１はまた、第１の受信待機時間４２５、第１の受信－送信フレーム４２６、第１のＵＬ送信時間フレーム４２７、第２の受信待機時間４２８、第２の受信－送信フレーム４２９、及び第２のＵＬ送信時間フレーム４３０を含む。スーパーフレーム間隔４００及び４０１は、第１のＤＬ受信フレーム４３１及び第１のＵＬ送信フレーム４３２を含む。

【0056】

スーパーフレーム間隔４００及び４０１はまた、第３の受信待機時間４３３、第３の受信－送信フレーム４３４、第３のＵＬ送信時間フレーム４３５、第４の受信待機時間４３６、第４の受信－送信フレーム４３７、及び第４のＵＬ送信時間フレーム４３８を含む。スーパーフレーム間隔４００及び４０１はまた、第２のＤＬ受信フレーム４３９、第２のＵＬ送信フレーム４４０、第３のＤＬ受信フレーム４４１、及び第３のＵＬ送信フレーム４４２を含む。

【0057】

スーパーフレーム間隔４００及び４０１は、第５の受信待機時間４４３、第５の受信－送信フレーム４４４、第５のＵＬ送信時間フレーム４４５、第６の受信待機時間４４６、第６の受信－送信フレーム４４７、及び第６のＵＬ送信時間フレーム４４８を含む。スーパーフレーム間隔４００及び４０１はまた、第４のＤＬ受信フレーム４４９、第４のＵＬ送信フレーム４５０、第５のＤＬ受信フレーム４５１、及び第６のＵＬ送信フレーム４５２を含む。スーパーフレーム間隔４００及び４０１はまた、第１のフレーム４５３、第２のフレーム４５４、第３のフレーム４５５、第４のフレーム４５６、第５のフレーム４５７、第６のフレーム４５８、第７のフレーム４５９、及び第８のフレーム４６０を含む。フレーム４５３～４６０は、それぞれ、本明細書においてスロット４５３～４６０と称し得る。

【0058】

図４Ａ及び図４Ｂの動作の詳述は、簡潔にするためにここでは省略する。ただし、図４Ａ及び図４Ｂは、図３Ａ及び図３Ｂと同様に動作する。図４Ａ及び４Ｂにおいて、一次ネットワークノード１０２が、第１フレーム４５３の間に第１のＤＬ送信フレーム４０３を送信する。この例では、第１の二次ネットワークノード２０６はＤＬ送信を捕らえそこなう。図４Ａの第１の受信待機時間４２５の間の「Ｘ」は、捕らえそこなったＤＬ送信を示す。この例における他の二次ネットワークノード１０６（２１０、３０１など）がＤＬ送信を受信する。第１の二次ネットワークノード２０６がＤＬ送信を捕らえそこなったので、第１の二次ネットワークノード２０６は、第１のＵＬ送信時間フレーム４２７の間にＵＬ送信フレームを送信しない。この例では、第１の二次ネットワークノード２０６は、（図３Ｂを参照して上述したように）スーパーフレーム間隔４００の間に他の二次ネットワークノード１０６からのＵＬ送信をリッスンするのではなく、次のスーパーフレーム間隔４０１の間に一次ネットワークノード１０２からのＤＬ送信をリッスンする。スーパーフレーム間隔４０１の間に送信が生じる場合、ＷＢＭＳ１０１が動作している可能性が高く、第１の二次ネットワークノード２０６は通常動作を継続することができる。図４Ａに示すように、第１の二次ネットワークノード２０６は、スーパーフレーム間隔４００の間に他の二次ネットワークノード１０６からのＵＬ送信をリッスンしない。そうではなく、第１の二次ネットワークノード２０６は、スーパーフレーム間隔４０１の間に送信をリッスンし、この例では、第１のＤＬ受信フレーム４３１においてＤＬ送信を受信する。次いで、第１の二次ネットワークノード２０６は、第１のＵＬ送信フレーム４３２を用いて一次ネットワークノード１０２に応答する。従って、この例のシナリオにおける最大遅延は１スーパーフレームである。

【0059】

図５Ａ及び図５Ｂは、本明細書のさまざまな例に従ったノード電力消費の例示のグラフである。図５Ａは、本明細書の様々な例に従った二次ネットワークノードについての縮尺された電力消費のグラフ５００である。グラフ５００のＹ軸は縮尺された電力消費を示し、Ｘ軸は４つの異なるシナリオについてのネットワークノードの数を示す。８ノード、１６ノード、２４ノード、及び３２ノードについて、例が示されている。各ノードカウントについて示される４つのシナリオは、オリジナルのシナリオ、キープアライブ周波数増大のシナリオ、ＵＬフレームにおける受信（ＲＸ）のシナリオ、及び次のスーパーフレームにおける受信（ＲＸ）のシナリオである。一例において、一次ノードはこのシナリオにおいて３００ミリ秒未満の間隔でキープアライブフレームを送信し得る。オリジナルのシナリオにおいて、ＤＬを捕らえそこなうノードが次のアクティブフレームを待機する。キープアライブ周波数増大のシナリオにおいて、キープアライブ周波数が増大され、そのため、比較的多くのスーパーフレームがキープアライブ信号を有する一方、比較的少ないスーパーフレームがアイドルのままである。ＵＬフレームにおける受信（ＲＸ）のシナリオは、第１の二次ネットワークノードが第１のスーパーフレームにおいてＤＬを捕らえそこなう場合に、第１の二次ネットワークノードが第１のスーパーフレームにおいて他の二次ネットワークノードからのＵＬをリッスンすることを含む。このシナリオについては図３Ｂを参照して上述されている。次のスーパーフレームにおける受信（ＲＸ）のシナリオは、第１の二次ネットワークノードが第１のスーパーフレームにおいてＤＬを捕らえそこなう場合に、第１の二次ネットワークノードが第２のスーパーフレームにおいて他の二次ネットワークノードからのＵＬをリッスンすることを含む。このシナリオについては図４Ａ及び図４Ｂを参照して上述されている。

【0060】

グラフ５００におけるオリジナルのシナリオにおいて、縮尺された電力消費は、各ノードカウント（８、１６、２４、及び３２）についてノードあたり約４．０である。キープアライブ周波数増大のシナリオにおいて、縮尺された電力消費は、各ノードカウントについてノードあたり約７．０である。ＵＬフレームにおける受信（ＲＸ）のシナリオにおいて、ノードあたりの縮尺された電力消費量は、様々なノードカウントについて約４．１～４．３の範囲である。次のスーパーフレームにおける受信（ＲＸ）のシナリオにおいて、様々なノードカウントについてノードあたりの縮尺された電力消費は約５．０である。従って、グラフ５００は、ＵＬフレームにおける受信（ＲＸ）のシナリオ又は次のスーパーフレームにおける受信（ＲＸ）のシナリオは、キープアライブ周波数増大シナリオよりも二次ノードにおける電力消費が少ないことを示す。

【0061】

図５Ｂは、本明細書の様々な例に従ったメインノード（例えば、一次ネットワークノード１０２）についての縮尺された電力消費のグラフ５５０である。グラフ５５０のＹ軸は縮尺された電力消費を示し、Ｘ軸は４つの異なるシナリオについてのネットワークノードの数を示す。８ノード、１６ノード、２４ノード、及び３２ノードについて例を示す。各ノードカウントについて示される４つのシナリオは、オリジナルのシナリオ、キープアライブ周波数増大のシナリオ、ＵＬフレームにおける受信（ＲＸ）のシナリオ、及び次のスーパーフレームにおける受信（ＲＸ）のシナリオであり、これらは上述されている。

【0062】

グラフ５５０におけるオリジナルのシナリオにおいて、メインノードにおける縮尺された電力消費は、８個の二次ノードについて約１１、１６個の二次ノードについて約１９、２４個の二次ノードについて約２７、３２個の二次ノードについて約３５である。キープアライブ周波数増大のシナリオにおいて、メインノードにおける縮尺された電力消費は、８個の二次ノードについて約１４、１６個の二次ノードについて約２２、２４個の二次ノードについて約３０、３２個の二次ノードについて約３９である。ＵＬフレームにおける受信（ＲＸ）のシナリオにおいて、メインノードにおける縮尺された電力消費は、８個の二次ノードについて約１１、１６個の二次ノードについて約１９、２４個の二次ノードについて約２７、３２個の二次ノードについて約３５である。次のスーパーフレームにおける受信（ＲＸ）のシナリオにおいて、メインノードにおける縮尺された電力消費は、８個の二次ノードについて約１１、１６個の二次ノードについて約１９、２４個の二次ノードについて約２７、３２個の二次ノードについて約３５である。従って、グラフ５００は、ＵＬフレームにおける受信（ＲＸ）のシナリオ又は次のスーパーフレームにおける受信（ＲＸ）のシナリオは、キープアライブ周波数増大のシナリオよりも二次ノードにおける電力消費が少ないことを示す。従って、グラフ５５０は、ＵＬフレームにおける受信（ＲＸ）のシナリオ又は次のスーパーフレームにおける受信（ＲＸ）のシナリオは、キープアライブ周波数増大のシナリオよりもメインノードにおける電力消費が少ないことを示す。

【0063】

図６は、本明細書の様々な例に従ったＮ個のノードのネットワークについてのメインノード及び二次ネットワークノードにおけるおおよその電力消費を示す表６００である。この例において、二次ードは、３Ｔ毎に送信し、Ｔ毎に受信し、ここで、Ｔは時間間隔である。メインノードは、Ｔ毎に送信し、３Ｔ毎に受信する。列６０２は様々なシナリオを示す。列６０４は、送信電力が受信電力とほぼ等しいと仮定した場合の、二次ノードにおけるおおよその電力消費を示す。列６０６は、送信電力が受信電力とほぼ等しいと仮定した場合の、メインノードにおけるおおよその電力消費を示す。行６０８はヘッダー行であり、行６１０、６１２、６１４、及び６１６は、それぞれ、上述の４つの異なるシナリオ（オリジナル、キープアライブ周波数増大、ＵＬフレームにおけるＲＸ、及び次のスーパーフレームにけるおけるＲＸ）を示す。表６００における数値は概算値である。

【0064】

一例において、オリジナルのシナリオ（行６１０）は、二次ノードの電力消費が４であり、メインノードの電力消費が３＋Ｎである。キープアライブ周波数増大のシナリオ（行６１２）は、二次ノードの電力消費が７であり、メインノードの電力消費が６＋Ｎである。従って、このシナリオは、図５Ａ及び図５Ｂにも示したオリジナルのシナリオよりも多くの電力を消費する。

【0065】

図６を再度参照すると、ＵＬフレームにおける受信（ＲＸ）のシナリオは、二次ノードの電力消費が４＋（Ｎ－１）×ｐであり、ここで、ｐはエラーの確率である。ＵＬフレームにおける受信（ＲＸ）のシナリオは、メインノードの電力消費が３＋Ｎである。或る例として、二次ノードが８個であり、エラーの確率が１０％のシステムにおいて、このシナリオにおける二次ノードの電力消費は４＋（８－１）（０．１０）、すなわち約４．７になる。エラーの確率が０．１％になるとすれば、二次ノードの電力消費は４＋（８－１）（０．００１）、すなわち約４．００７になる。従って、エラーの確率が減ると消費電力が減少する。また、このシナリオにおいて、Ｎが増加すると二次ノードの電力消費が増加する。

【0066】

次のスーパーフレームにおける受信（ＲＸ）のシナリオは、二次ノードの電力消費が４＋１／（１－ｐ）であり、ここで、ｐはエラーの確率である。次のスーパーフレームにおける受信（ＲＸ）のシナリオは、メインノードの電力消費が３＋Ｎである。或る例として、二次ノードが８個であり、エラーの確率が１０％のシステムにおいて、このシナリオにおける二次ノードの電力消費は４＋１／（０．９）、すなわち約５．１である。エラーの確率が０．１％になるとすれば、二次ノードの電力消費は４＋１（０．９９９）、すなわち約５．００１である。従って、このシナリオにおいてもエラーの確率が減ると消費電力が減少する。

【0067】

図７は、本明細書の様々な例に従った、省電力モードからネットワークを再起動するための方法のフローチャートである。方法７００の工程は、任意の適切な順序で成され得る。図１～図２を参照して上述したハードウェア構成要素は、幾つかの例において方法７００を実施し得る。

【0068】

方法７００は７１０から始まり、ここで、一次ネットワークノード１０２は、ＷＢＭＳの第１のスーパーフレームにおいて一つ又は複数の二次ノードにダウンリンクパケットを送信する。一例において、第１のスーパーフレームはスーパーフレーム３００であり、二次ノードは、二次ノード２０６、２１０、及び／又は３０１であり得る。

【0069】

方法７００は７２０において継続し、ここで、第１の二次ノードはダウンリンクパケットを受信する。一例において、二次ノード２０６はダウンリンクパケットを受信することに失敗し、二次ノード２１０がダウンリンクパケットを受信する。従って、この例では二次ノード２１０が第１の二次ノードである。予期されるダウンリンクパケットを受信することに失敗することに応答して、二次ノード２０６は、その受信機をオンにして、他の二次ノード（２１０、３０１など）からアップリンクパケットをリッスンし得る。

【0070】

方法７００は７３０において継続し、ここで、第１の二次ノード（例えば、ノード２１０）は、第１のスーパーフレーム（例えば、スーパーフレーム３００）において第１の二次ノードから一次ネットワークノード１０２に第１のアップリンクパケットを送信する。一例において、第１のアップリンクパケットは、第２のＵＬ送信フレーム３３８を用いて送信される。

【0071】

方法７００は７４０において継続し、ここで、第２の二次ノード（例えば、ノード２０６）が、第１のスーパーフレームにおいて第１のアップリンクパケットを受信する。或る例において、第１のアップリンクパケットは、第４のＵＬ受信フレーム３７２において受信される。上述のように、第２の二次ノード２０６が、ノード２１０などの他の二次ノードからアップリンクパケットをリッスンする。第２の二次ノード２０６がアップリンクパケットを受信すると、第２の二次ノード２０６は、ＷＢＭＳ１０１がアクティブであることを認識し、次いで、動作のため備えることができる。

【0072】

方法７００は７５０において継続し、ここで、第２の二次ノードは、第２のスーパーフレームの間に一次ネットワークノード１０２に第２のアップリンクパケットを送信する。第２の二次ノード（例えば、ノード２０６）は、第１のスーパーフレーム後の次のスーパーフレームを待機し、そのため、第２の二次ノード２０６は、適切なスロットの間に第２のアップリンクパケットを送信することができる。

【0073】

図８は、本明細書の様々な例に従った、省電力モードからネットワークを再起動するための方法のフローチャートである。方法８００の工程は、任意の適切な順序で成され得る。図１～図２を参照して上述したハードウェア構成要素は、幾つかの例において方法８００を実施し得る。方法８００は、ＷＢＭＳがスリープ状態又はアイドル状態などの低電力状態から抜け、ＷＢＭＳにおけるすべてのノードを再びアクティブにするときに実施され得る。

【0074】

方法８００は８１０から始まり、ここで、一次ネットワークノード１０２が、ＷＢＭＳの第１のスーパーフレームにおいて一つ又は複数の二次ノードに第１のダウンリンクパケットを送信する。一例において、第１のスーパーフレームはスーパーフレーム４００であり得、二次ノードは、二次ノード２０６、２１０、及び／又は３０１であり得る。第１のダウンリンクパケットは、スーパーフレーム４００の第１のスロットにおいて送信され得る。

【0075】

方法８００は８２０において継続し、ここで、第１の二次ノードが、第１のスーパーフレーム（例えば、スーパーフレーム４００）において第１のダウンリンクパケットを受信する。第１のダウンリンクパケットは、スーパーフレーム４００の第１のスロットにおいて受信され得る。一例において、二次ノード２０６がダウンリンクパケットを受信することに失敗し、二次ノード２１０がダウンリンクパケットを受信する。従って、この例では二次ノード２１０が第１の二次ノードである。予期されるダウンリンクパケットを受信することに失敗することに応答して、二次ノード２０６は、その受信機をオンにして、他の二次ノード（２１０、３０１など）からアップリンクパケットをリッスンするように構成され得る。

【0076】

方法８００は８３０において継続し、ここで、第２の二次ノード（例えば、ノード２０６）は、第１のスーパーフレームにおいて第１のダウンリンクパケットを受信することに失敗する。一例において、図４Ａの第１の受信待機時間４２５の間の「Ｘ」は、ノード２０６における捕らえそこなったＤＬ送信を示す。二次ノード２０６は、干渉のため、又は一次ノードが第１のダウンリンクパケットを送るときに二次ノード２０６が第１のダウンリンクパケットをリッスンしていないために、第１のダウンリンクパケットを捕らえそこなうことがある。

【0077】

方法８００は８４０において継続し、ここで、第１の二次ノード（例えば、ノード２１０）は、第１のスーパーフレーム４００において一次ネットワークノード１０２に第１のアップリンクパケットを送信する。一例として、第１のアップリンクパケットは、第２のＵＬ送信フレーム４４０を用いて送信される。ノード２１０は、第１のダウンリンクパケットを受信することに応答して、第１のアップリンクパケットを送る。各二次ノードは、そのそれぞれのスロットをスーパーフレーム４００内で決定することが可能であり得、これは、本願と同一譲渡人に譲渡された、２０２２年５月３１日に出願された、米国特許出願番号１７／８２８，８９５、発明の名称「効率的なユニキャストスーパーフレーム通信」において説明されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。

【特許文献4】米国特許出願番号 １７／８２８，８９５

【0078】

方法８００は８５０において継続し、ここで、一次ネットワークノード１０２は、第２のスーパーフレームにおいて第２のダウンリンクパケットを一つ又は複数の二次ノードに送信する。一例において、第２のスーパーフレームはスーパーフレーム４０１であり得、第１及び第２のスーパーフレームは連続するスーパーフレームであり得る。一例において、第２のダウンリンクパケットは、第２のＤＬ送信フレーム４０６を用いて送信され得る。第２のダウンリンクパケットは、スーパーフレーム４０１の第２のスロットにおいて送信され得る。

【0079】

方法８００は８６０において継続し、ここで、第２の二次ノード（例えば、ノード２０６）は、第２のダウンリンクパケットを第２のスーパーフレーム４０１において受信する。或る例において、第２のダウンリンクパケットは、第１のＤＬ受信フレーム４３１において受信される。第２のダウンリンクパケットは、第２のスーパーフレーム４０１の第２のスロットにおいて受信され得る。

【0080】

方法８００は８７０において継続し、ここで、第２の二次ノード（例えば、ノード２０６）は、第２のスーパーフレーム４０１において第２のアップリンクパケットを一次ネットワークノード１０２に送信する。或る例として、第２のアップリンクパケットは、第１のＵＬ送信フレーム４３２において送信される。第２のアップリンクパケットは、第２のスーパーフレーム４０１の第３のスロットにおいて送信され得る。

【0081】

本明細書の例において、予期されるダウンリンクパケットをアクティブなスーパーフレームの間に一次ノードから受信することに失敗する第１の二次ノードが、その受信機をオンにして、このアクティブなスーパーフレームの間に他の二次ノードから一次ノードに送信されている他のフレームを都合よくリッスンし得る。第１の二次ノードが別の二次ノードから送信を受信すると、第１の二次ノードが始動し、アクティブ状態に入る。本明細書の他の例において、一次ノードからのダウンリンクパケットを捕らえそこなう第１の二次ノードは、その受信機を用いて、現在のスーパーフレームではなく次のスーパーフレームの間にリッスンし得る。次のスーパーフレームに何らかのアクティビティがあれば、ＷＢＭＳはアクティブになり、第１の二次ノードは通常動作を継続することができる。本明細書の例において、ノードはオフ状態（例えば、キープアライブ省電力状態）の間に最小限の電力を消費し、依然として迅速に起動し得、ＷＢＭＳを３００ミリ秒未満で動作させることができる。

【0082】

「結合」という用語は、本明細書全体にわたって用いられている。この用語は、本記載と矛盾しない機能的関係を可能にする、接続、通信、又は信号経路を包含し得る。例えば、デバイスＡが、或る動作を実施するためにデバイスＢを制御するための信号を生成する場合、第１の例において、デバイスＡはデバイスＢに結合され、或いは、第２の例において、介在する構成要素ＣがデバイスＡとデバイスＢとの間の機能的関係を実質的に変更しない場合に、デバイスＡは介在する構成要素Ｃを介してデバイスＢに結合されて、デバイスＡによって生成された制御信号を介してデバイスＢがデバイスＡによって制御されるようにする。

【0083】

或るタスク又は機能を実施するように「構成される」デバイスは、製造時に製造業者によってその機能を実施するように構成（例えば、プログラム及び／又は配線）され得、及び／又は製造後にユーザによってその機能及び／又は他の付加的な又は代替の機能を実施するように構成可能（又は再構成可能）とされ得る。このように構成することは、デバイスのファームウェア及び／又はソフトウェアプログラミングにより、ハードウェア構成要素の構築及び／又はレイアウト並びにデバイスの相互接続により、或いはこれらの組み合わせによりなされ得る。

【0084】

別途記載されない限り、或る値の前の「約」、「およそ」、又は「実質的に」は、記載されている値の±１０パーセントを意味する。特許請求の範囲内で、説明した例における改変が可能であり、他の例が可能である。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】