发明创造名称：一种基于无源唤醒的低功耗WiFi通信芯片及其方法
外观设计名称：
决定号：191103
决定日：2019-08-26
委内编号：1F272637
优先权日：
申请（专利）号：201410601136.8
申请日：2014-10-30
复审请求人：国家电网公司 国网智能电网研究院
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：罗芳洁
合议组组长：庞艳
参审员：郑杰
国际分类号：H04W52/02
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果一项权利要求请求保护的技术方案与对比文件公开的技术方案相比存在区别特征，但该区别特征是本领域技术人员解决发明实际解决的技术问题时的惯用手段，则该项权利要求请求保护的技术方案相对于该对比文件不具有突出的实质性特点和显著的进步，不具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为201410601136.8，名称为“一种基于无源唤醒的低功耗WiFi通信芯片及其方法”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为国家电网公司和国网智能电网研究院。本申请的申请日为2014年10月30日，公开日为2015年02月04日。
经实质审查，国家知识产权局实质审查部门于2018年11月20日发出驳回决定，以本申请权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性为由驳回了本申请，其中引用一篇对比文件，即对比文件1：CN 201570054U，公告日为2010年09月01日。驳回决定所依据的文本为申请人于申请日2014年10月30日提交的说明书第1-71段（即第1-6页）、说明书附图第1-4页、说明书摘要和摘要附图，于2018年08月20日提交的权利要求第1项。驳回决定所针对的权利要求书的内容如下：
“1. 一种基于无源唤醒的低功耗WiFi通信方法，其特征在于，所述方法包括
(1)传感器定时采集电力设备数据；
(2)数据集中器向通信芯片发射数据传输请求信号；
(3)通信芯片接收到请求信号后，判断是否需要唤醒；
(4)唤醒信号生成，从睡眠状态中恢复到正常工作模式；
(5)数据传输完毕，通信芯片自动转为睡眠状态；
所述通信芯片包括WiFi通信模块和无源唤醒模块；
所述WiFi通信模块包括微控制器、WiFi射频收发电路、WiFi基带处理器和电源供应单元；
所述无源唤醒模块包括电源恢复电路、电源稳压电路、启动信号产生电路、时钟产生器、控制逻辑电路、存储器和数据解调电路；
所述电源供应单元分别与微控制器、WiFi射频收发电路、WiFi基带处理器连接；
所述存储器及控制逻辑电路分别与电源恢复电路、启动信号产生电路、时钟产生器、数据解调电路相连接；电源恢复电路分别与电源稳压电路、启动信号产生电路、时钟产生器、数据解调电路相连接；
所述WiFi基带处理器分别与微控制器、WiFi射频收发电路连接；
所述电源恢复电路分别与电源稳压电路、启动信号产生电路、时钟产生器、数据解调电路相连接；
所述通信芯片处于睡眠模式，微控制器控制电源供应单元停止对WiFi射频收发电路和WiFi基带处理器的电源供应；
所述通信芯片接收到有效唤醒信号，微控制器控制电源供应单元恢复对WiFi射频收发电路和WiFi基带处理器的供电；
所述步骤(2)
包括主站需要读取电力设备当前状态，通过连接主站的数据集中器，向区域内的通信芯片发射数据传输请求信号，其中，数据传输请求信号为射频信号；
所述步骤(3)包括
(3.1)无源唤醒模块探测到数据传输请求信号，电磁波能量通过电源恢复电路和电源稳压电路，部分转化为稳定的电源电压，供应给模块中其它各子电路；
(3.2)电源电压恢复到电路正常工作阈值范围内，启动信号产生电路将产生一个启动信号，各子电路开始正常工作；
(3.3)数据解调电路捕获数据传输请求信号并将其解调为数字信号，输出至控制逻辑电路与存储器；
(3.4)解调后的数字信号中包含相应的唤醒信息，控制逻辑电路将输出相应的响应结果，与无源唤醒模块存储器中存储的设备ID进行匹配，确定当前设备的传感器数据是否需要被读取；
所述步骤(4)包括
匹配成功，则根据相应的设备ID，等待一段时间后，生成有效唤醒信号，唤醒WiFi通信模块，读取传感器中数据，传输至数据集中器；
所述步骤(5)包括
当数据传输结束时，通信芯片会自动恢复到睡眠状态，微控制器控制电源供应单元停止电源供应。”
驳回决定中指出：权利要求1相对于对比文件1和本领域公知常识的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年01月30日向国家知识产权局提出了复审请求，未对申请文件进行修改。复审请求人主要认为：（1）对区别特征应当逐条审查；（2）在没有公开需要设置“主站”的前提下，认定“主站需要读取电力设备当前状态时，通过其连接的数据集中器向范围内的通信芯片发送请求信号，是本领域技术人员的常规手段”缺乏依据；（3）在没有公开需要设置“启动信号产生电路”的前提下，认定“接收的电磁波能量通过电源恢复电路以进行处理，通过启动信号产生电路产生一个启动信号，以控制各个模块的启动，是本领域技术人员能够想到的”缺乏依据；（4）对比文件1没有公开“所述通信芯片处于睡眠模式，微控制器控制电源供应单元停止对WiFi射频收发电路和WiFi基带处理器的电源供应；所述通信芯片接收到有效唤醒信号，微控制器控制电源供应单元恢复对WiFi射频收发电路和WiFi基带处理器的供电”；（5）本申请具有以下有益效果，使得WiFi通信模块在不工作时完全处于关闭状态、降低通信系统功耗，无源唤醒模块所需的能量由外界射频信号提供，不会给系统增加额外的功耗，且无源唤醒模块和WiFi通信模块集成在同一芯片上，降低电路复杂性、降低产品成本。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年02月11日依法受理了该复审请求，并将其转送至实质审查部门进行前置审查。
实质审查部门在前置审查意见书中认为，复审请求人所陈述的本申请具备创造性的意见不具备说服力，因而坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年05月09日向复审请求人发出复审通知书，该通知书针对的审查文本与驳回决定针对的审查文本相同，引用的对比文件与驳回决定所引用的对比文件相同，即对比文件1，指出：本申请权利要求1相对于对比文件1和本领域惯用手段的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性，并针对复审请求人提出的意见进行了回复。
复审请求人于2019年06月24日提交了意见陈述书，未修改申请文件。复审请求人主要认为：（1）对比文件1中读写器自动、持续向无源模块发送唤醒信号，而本申请是否需要发送请求信号由主站确定，且发送时间非持续，本申请的传感器仅仅起到采集作用；（2）将WiFi技术结合无源唤醒手段以减少功耗，在采用WiFi技术的传输中，使用包括WiFi射频收发电路和WiFi基带处理器的通信模块，休眠或唤醒的对象是WiFi射频收发电路和WiFi基带处理器，该模块中各个电路之间的具体连接关系，使用具体的电路来执行信号产生等均不是本领域的惯用手段；（3）本申请与现有技术相比，通过外加独立的WiFi模块而使得其在不工作时处于关闭状态，且无源唤醒模块所需能量由外界射频能量提供，能够降低通信系统功耗；此外无源唤醒模块与WiFi模块集成在同一芯片上，能够降低产品电路复杂度，从而降低产品成本。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出复审请求审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人在复审阶段未对申请文件进行修改，本复审请求审查决定与驳回决定针对的审查文本相同，即：复审请求人于申请日2014年10月30日提交的说明书第1-6页、说明书附图第1-4页、说明书摘要和摘要附图，于2018年08月20日提交的权利要求第1项。
关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
本复审请求审查决定所引用的对比文件与驳回决定和复审通知书所引用的对比文件相同，即，
对比文件1：CN 201570054U，公告日为2010年09月01日。
权利要求1请求保护一种基于无源唤醒的低功耗WiFi通信方法，对比文件1公开了一种低功耗的RFID温度传感标签，并具体公开了（参见对比文件1说明书第18-41段，附图1-2）：一种低功耗的RFID温度传感标签（相当于“通信芯片”），由无源唤醒模块和有源温度传感模块组成，其中，无源唤醒模块包括能量获取电路（相当于“电源恢复电路”）、信号校验电路和电源管理电路；有源温度传感模块包括电池电源（相当于“电源供应单元”）、电源开关、微控制器、温度数据采集和射频前端；所述能量获取电路感应外部信号，产生的感应电源经电源管理电路后作为信号校验电路的工作电源，信号校验电路对获取的外部信号进行校验，产生的控制信号控制电源开关的状态，信号校验电路包括解调电路（相当于“数据解调电路”）和低功耗逻辑电路（相当于“控制逻辑电路”）；电池电源通过电源开关加至微控制器和温度数据采集（相当于“电源供应单元与微控制器连接”），温度数据采集获取的温度信息返回至微控制器，微控制器通过射频前端发射信号；工作时，通过读写器发射低频信号（相当于“数据传输请求信号为射频信号”），通过无源模块控制电源开关，唤醒有源温度传感模块，进行温度数据的实时采集与传输；不工作时，切断电源开关，有源温度传感模块立即进入深度睡眠状态，即断电状态，标签功耗为0。本实用新型无源唤醒模块采用MLX90129芯片，电源管理电路包括滤波和稳压电路（相当于“电源稳压电路”），由电阻、电容构成，稳定天线线圈感应产生的不稳定电流，作为信号校验电路的工作电源。
详细的工作流程如图2所示，步骤1：读写器发送带校验码的13.56M唤醒信号f，基于MLX910129芯片的标签无源模块天线接收到频率为f的信号（相当于“向通信芯片发射数据传输请求信号”），并谐振；步骤2：谐振波则经过整流电路整流和电压调整，后输出直流电压供电（相当于“无源唤醒模块探测到数据传输请求信号，电磁波能量通过电源恢复电路和电源稳压电路，部分转化为稳定的电源电压，供应给模块中其它各子电路”）。无源唤醒模块中的电源管理电路对供电的直流电压进行判断，若强度不够则返回步骤1中的天线谐振，若强度满足工作需求则提供直流电压给无源唤醒模块其它电路使用（相当于“电源电压恢复到电路正常工作阈值范围内，产生一个启动信号，各子电路开始正常工作”）；步骤3：MLX910129芯片内部的时钟产生电路（相当于“无源唤醒模块包括时钟产生器”）抽取载波时钟提供给其内部的低功耗逻辑电路、解调电路。解调电路对接收信号进行解调送入低功耗逻辑电路（相当于“数据解调电路捕获数据传输请求信号并将其解调为数字信号，输出至控制逻辑电路与存储器”）；步骤4：低功耗逻辑电路读取存储器（相当于“无源唤醒模块包括存储器”）中的数值与解调数据进行校验，若校验为否则返回步骤1，若校验通过则产生控制信号（相当于“解调后的信号中包含相应的唤醒信息，控制逻辑电路将输出相应的响应结果，确定当前设备的传感器数据是否需要被读取”）（步骤2-4相当于“通信芯片接收到请求信号后，判断是否需要唤醒”）；步骤5：控制信号置为高电平，MOS开关管栅极电压达到开启电压，MOS开关管导通，MOS开关管漏极电压跟随电池电压，基于CC2430芯片有源温度传感模块上电，指示灯亮灯；步骤6：有源温度传感模块启动，有源模块进入上电初始化状态，对温度传感器信号进行采集，标签处于收发状态，在此期间待机信号置为高电平（相当于“唤醒信号生成，从睡眠状态中恢复到正常工作模式”、“通信芯片接收到有效唤醒信号，微控制器控制电源供应单元恢复供电”）。读写器与过收发信号进行通信，通信建立后读写器停止发送唤醒信号f，控制信号为低电平，若通信建立失败返回步骤1；步骤7：有源模块从CC2430芯片中的存储器中读出标签ID，通过射频发射端及天线发射F(2.4G)频率发送ID信号与读写器通信。读写器接收标签ID后，发回确认信息。标签与读写器在F频率建立通信，传送采集的温度数据T（相当于“匹配成功，则根据相应的设备ID，等待一段时间后，生成有效唤醒信号，唤醒模块，读取传感器中数据并传输”）。步骤8：读写器在信息获取完毕后向标签发送通信结束信号end；步骤9：标签微控制器收到end后，转入半休眠模式，微控制器将待机信号置为低电平，指示灯变暗；步骤10：MOS开关管栅极电压为低，MOS开关管关断，有源部分停止工作转入深度休眠模式，指示灯熄灭（相当于“数据传输完毕，通信芯片自动转为睡眠状态”、“通信芯片处于睡眠模式，微控制器控制电源供应单元停止电源供应”“当数据传输结束时，通信芯片会自动恢复到睡眠状态，微控制器控制电源供应单元停止电源供应”）。如需再次进行采集温度数据，读写器可以再次发送唤醒信号。
该权利要求与对比文件1的区别在于：（1）权利要求1中传感器定时采集的是电力设备数据，并在主站需要读取电力设备当前状态时，通过连接主站的数据集中器来向区域内的通信芯片收集所述数据，而对比文件1中是通过读写器向RFID温度传感标签收集温度数据；（2）权利要求1的通信芯片还包括WiFi通信模块，唤醒的也是WiFi通信模块，且WiFi通信模块还包括WiFi射频收发电路和WiFi基带处理器，而无源唤醒模块还包括启动信号产生电路；电源供应单元还分别与WiFi射频收发电路、WiFi基带处理器连接，存储器及控制逻辑电路分别与电源恢复电路、启动信号产生电路、时钟产生器、数据解调电路相连接，电源恢复电路分别与电源稳压电路、启动信号产生电路、时钟产生器、数据解调电路相连接，WiFi基带处理器分别与微控制器、WiFi射频收发电路连接，电源恢复电路分别与电源稳压电路、启动信号产生电路、时钟产生器、数据解调电路相连接；通信芯片处于睡眠或唤醒模式时，停止或恢复的是对WiFi射频收发电路和WiFi基带处理器的电源供应；（3）权利要求1中将解调后的数字信号中包含的唤醒信息与无源唤醒模块存储器中存储的设备ID进行匹配，而对比文件1中仅公开了读取存储器中的数值与解调数据进行校验。基于以上区别，权利要求1实际解决的技术问题是如何解决电力设备数据采集中的通信芯片功耗过高问题、如何实现低成本稳定的数据采集以及如何针对性地识别唤醒设备。
对于区别特征（1），智能电网已普遍应用于现代电力设备管理中，通过设置传感器来采集电力设备的相关数据，并通过连接主站的数据集中器来向区域内的通信芯片收集所述数据，这是智能电网中的惯用手段；当本领域技术人员面对负责传输监测数据的通信芯片功耗过高的技术问题时，有动机将对比文件1的低功耗无源唤醒的方案应用于电力设备状态监测系统中，以实现降低电力设备数据采集中的通信芯片功耗。
对于区别特征（2），为了实现低成本、稳定的电力数据传输，采用WiFi技术是本领域的惯用手段；在采用WiFi技术的传输中，使用包括WiFi射频收发电路和WiFi基带处理器的通信模块，休眠或唤醒的对象是WiFi射频收发电路和WiFi基带处理器，以及该模块中各个电路之间的具体连接关系均是本领域的惯用手段；使用具体的电路来执行信号产生，这也是本领域的惯用手段。
对于区别特征（3），对比文件1已经公开了要对唤醒信号中的信息和存储器中的数据进行校验，以此来作为是否唤醒的决定依据。设备ID作为唯一识别设备的数值，将其用于识别各个设备是本领域的惯用手段。
因此对本领域技术人员而言，在对比文件1的基础上结合本领域的惯用手段得到权利要求1的技术方案是显而易见的，该权利要求不具备突出的实质性特点和显著的进步，因而不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
关于复审请求人的意见
对于复审请求人在意见陈述中提出的意见，合议组认为：
（1）对比文件1中的读写器用于发出唤醒信号，由无源唤醒模块接收到该唤醒信号后负责将温度传感模块唤醒进行采集工作，可以看出其中读写器发出的唤醒信号是在需要获取温度数据时才发出的，其发送时机可由实际数据获取需求决定，并非复审请求人所说的自动、持续发送；而本申请与对比文件1在这一点上的区别仅在于设置主站、数据需求获取时机由主站掌握，但设置主站来收集传感数据，这是智能电网中的惯用手段；
（2）WiFi是广泛应用于现代社会的通信技术，其特点是成本低、信号稳定且通信速度较快，因此为了实现低成本、稳定的电力数据传输，在电力通信网络中采用WiFi技术是本领域的惯用手段；而正如本申请背景技术中所提及的（说明书第0003段）：“目前基于WiFi的无线通信系统普遍存在功耗较高的问题”，因此本领域技术人员在需要解决该功耗较高的技术问题时，有动机采用对比文件1的无源唤醒技术，即将对比文件1公开的无源唤醒技术应用于WiFi模块的唤醒中；此外，在具有WiFi通信功能的模块中，WiFi射频收发电路和WiFi基带处理器都是常见的电路元器件，而此时休眠或唤醒的对象是WiFi射频收发电路和WiFi基带处理器，以及模块中各个电路之间的具体连接关系均是本领域的惯用手段；使用具体的电路来执行已知信号的产生也是本领域的惯用手段；
（3）对比文件1中通过无源唤醒模块的设置，同样能够使得温度传感模块在不工作的时候处于断电状态、功耗降低；其中无源唤醒模块所需能量同样由外部射频信号提供，不会给通信系统带来额外的功耗；而多个模块集成在同一芯片上是本领域所常见的技术手段。
基于以上理由，合议组对复审请求人的意见不予接受。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年11月20日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人自收到本决定之日起3个月内向北京知识产权法院起诉。
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