專利名稱：用于提高無線通信系統(tǒng)的吞吐量和功耗效率的方法
無線通信帶寬隨信道調制技術進步而顯著增加，使得無線媒體成為有線和光纖解決方案的可行的替換物。因此，數據與話音通信的無線連接性的使用不斷增加。作為例子這些設備包括移動電話、無線網(例如，無線局域網(WLANS))中的便攜式計算機、無線網中的靜止計算機、便攜式手機等等。
每個無線網包括多個層和子層，諸如媒體接入控制(MAC)子層和物理(PHY)層。MAC層是在開放系統(tǒng)互聯(lián)(OSI)疊層中數據鏈路層的兩個子層中的較低的層。MAC層提供在需要同時接入到同一個無線媒體的許多用戶之間的協(xié)調。
MAC層協(xié)議包括多個規(guī)則，它們監(jiān)管對網絡內用戶共享的廣播媒體的接入。正如已知的，幾種不同的多址技術(常常稱為MAC協(xié)議)被規(guī)定要在監(jiān)管MAC層的協(xié)議內工作。這些技術包括，但不限于，載波偵聽多址(CSMA)、頻分多址(FDMA)、和時分多址(TDMA)。
雖然標準和協(xié)議給話音和數據業(yè)務的控制提供了很大的改進，但在增加信道速率的情況下對網絡接入的需求不斷增加而同時還要支持服務質量(QoS)要求，這就需要不斷的評估協(xié)議和標準并對它作出改變。例如，諸如多頻段正交頻率多址聯(lián)合(MBOA)MAC草案5.0的許多已知的協(xié)議對于在具有異步通信業(yè)務的分布式無線網絡中的設備就缺乏共享可利用性信息的支持，這種通信業(yè)務利用了基于競爭的接入增強型分布式信道接入(EDCA)或分布式保留協(xié)議(DRP)。這導致產生缺點的一個說明性的方面是網絡的設備的功耗管理效率，或缺乏用于正確地計算在建立新的DPR連接時適當的時間信息。最后，這些缺點導致降低吞吐量和延時低效率。
所以，所需要的是至少基本上克服所描述的已知的方法的缺點的方法和設備。
按照示例性實施例，無線通信的方法包括提供至少一個可利用性信息單元(AIE)。該方法還包括根據來自接收機的AIE在多個設備或系統(tǒng)或二者之間對通信業(yè)務的發(fā)送和接收進行調度。
按照另一個示例性實施例，無線網絡包括多個無線單元，其中該網絡適合于提供至少一個可利用性信息單元(AIE)，以及多個無線單元根據AIE對通信業(yè)務的發(fā)送和接收進行調度。
當結合附圖閱讀以下的詳細說明時，將最好地理解本發(fā)明。應當強調指出，各種特性不一定按比例畫出。事實上，為了便于討論，尺度可以任意增加或減小。


圖1是按照示例性實施例的共享媒體的無線通信網的示意圖。
圖2是按照示例性實施例的超級幀的時間線。
圖3是按照示例性實施例的信標幀。
圖4a是按照示例性實施例的信標幀的可利用性信息單元(IE)。
圖4b是按照示例性實施例的信標幀的可利用性IE。
圖5是按照示例性實施例的設置設備的可利用性的方法。
在以下的詳細說明中，為了說明而不是為了限制，闡述公開具體的細節(jié)的示例性實施例，以便提供對示例性實施例的透徹的了解。然而，從本公開內容獲益的本領域一般技術人員將會看到，有不同于這里公開的具體細節(jié)的其它實施例。而且，有關熟知的設備、方法、系統(tǒng)和協(xié)議的說明可能被省略，以免模糊本發(fā)明的說明。無論如何，在本領域一般技術人員的視線范圍內的這樣的設備、方法、系統(tǒng)和協(xié)議是可以按照示例性實施例而使用的。最后，只要有可能，相同的標號是指相同的特性。
概略地，按照說明性實施例，描述了能在分布無線網中提高效率和吞吐量的方法和設備。該方法和設備包括在信標時段內提供至少一個AIE。AIE包括在待決的超幀期間網絡的設備/系統(tǒng)的可利用性。這樣，每個設備提供它在超幀上的可利用性，促進網絡的設備/系統(tǒng)之間的通信業(yè)務的交換。
按照這里描述的示例性實施例，分布無線網在MBOA草案0.5下工作。當然，這僅僅是說明性的，其它的MAC協(xié)議可以包括在結合示例性實施例而描述的網絡內共享各設備的可利用性。這些協(xié)議包括但不限于當前的MBOA MAC協(xié)議的子代，以及其它的具有沖突避免的載波偵聽多址(CSMA/CA)協(xié)議或時分多址(TDMA)協(xié)議。應當強調指出，這些協(xié)議僅僅是說明性的，以及在本領域一般技術人員的視線范圍內的其它協(xié)議可以按照示例性實施例而實施。
圖1是按照示例性實施例的包括共享通信媒體(即，共同存在)的多個無線設備或系統(tǒng)的無線網的示意圖。無線設備/系統(tǒng)101可以在它們的傳輸范圍102內把通信業(yè)務104發(fā)送到或接收自(或二者)其它無線設備101。而且，可以具有處在某些無線設備/系統(tǒng)101的范圍102以外但處在某些設備101’的范圍內的其它設備/系統(tǒng)103。因此，雖然通信業(yè)務105可以在某些設備/系統(tǒng)101’與103之間傳輸，但設備/系統(tǒng)103對于其它101可以是隱藏的。正如隨著本說明繼續(xù)進行將變得更清楚的，通過示例性實施例的方法和設備可以避免對業(yè)務105的干擾。
圖2是在第一信標201與第二信標202之間的超幀的時間線200。正如這里使用的，信標的開始點被稱為信標周期開始時間(BPST)，并且在信標之間有規(guī)定的時間間隔。在示例性實施例中，超幀被劃分成多個媒體接入時隙(MAS)203，它們提供與示例性實施例一致的有組織的發(fā)送和接收。在說明性實施例中，有256個時隙203，每個時隙具有約256微秒的持續(xù)時間，這樣，超幀的整個持續(xù)時間在示例性實施例中約為65.53毫秒(也就是，在BPST之間的65.53毫秒)。當然，時隙203的數目和持續(xù)時間僅僅是用于說明的目的，絕不是限制時隙203。
在每個超幀的開始，有信標間隔204。正如隨著本說明的繼續(xù)而將變得更清楚，信標間隔204為共享網絡100的設備/系統(tǒng)(例如，設備101，103)的可利用性信息提供傳輸工具，同時也提供設備/系統(tǒng)發(fā)送通過業(yè)務到示例性實施例的無線網100的其它的設備/系統(tǒng)的需要。
每個信標間隔包括一定的數目的時隙。這個數目在特定的服務時間段內可以是靜態(tài)的；或在服務時間段內可以是動態(tài)的。即，按照示例性實施例，在服務時間段內每個超幀的每個信標間隔204中的時隙203數可以是固定的。替換地，在另一個示例性實施例中，在信標間隔204中的時隙203數可以改變的以適應服務時間段內超幀的設備的需要。為了說明起見，固定持續(xù)時間的信標間隔可以由8個MAS 203組成；而在可變的持續(xù)時間的信標間隔，MAS的數目至多可以是20個MAS 203。當然，這僅僅是對于示例性實施例的例證的。最后，應當指出，在信標間隔204的每個時隙203內，有一定的數目的信標205。作為說明，有三個信標205。因此，在靜態(tài)信標間隔中，可以有24個信標，以及在動態(tài)信標間隔中，可以有60個信標。
圖3顯示按照示例性實施例的信標幀300。信標幀300可以是結合圖2的示例性實施例而描述的信標205之一。信標幀300包括標題310、信標控制幀302和多個信息單元IE1303，IE2304，...，IEK305(k＝正整數)303-305。信標300以幀檢驗序列(FCS)306而結束，這是技術上熟知的。
作為說明，多個IE(IE1303，IE2304，...，IEK305)的每一個可以是通信業(yè)務指示映射(TIM)或可利用性IE。在示例性實施例中，可利用性IE提供設備/系統(tǒng)可利用性的信息，或其它IE。例如，僅作為若干可能性，可利用性IE可以提供有關設備/系統(tǒng)功率節(jié)省周期的信息、鄰居(例如，隱藏的鄰居)的通信業(yè)務保留的信息、掃描調度信息、或掃描信道信息。
IE 303-305，每個包括設備或系統(tǒng)的信息。即，IE可包括TIM，它表示從一個設備/系統(tǒng)到另一個設備/系統(tǒng)的傳輸的所需調度。IE還可包括用以接收通信業(yè)務的特定設備/系統(tǒng)的可利用性。正如隨著本說明的繼續(xù)而變得更清楚，對于參與到超幀的每個設備/系統(tǒng)的每個時隙203的可利用性可以在IE內被提供。而且，通過隨著IE而增加信標單元，可以有效地實施在網絡100的設備/系統(tǒng)之間調度業(yè)務的信息，導致效率與吞吐量的重大的改進，這里只舉出了幾個好處。
在示例性實施例中，在信標間隔204期間，信標幀300是通過各個信息單元(即，信標單元300的IE 303-305)而提供的。信標幀300可包括可利用性IE 400，或可利用性IE 404，它們分別示于圖4a和4b的示例性實施例中。
可利用性IE 400包括單元ID 401、長度區(qū)402、和可利用性位圖403。單元ID 401包括IE 400涉及到的信息單元的類型。例如，單元ID 401可以是可利用性IE、TIM或提供有關設備的信息的其它單元。
可利用性IE 400還包括長度區(qū)402。長度區(qū)表示IE的長度，以字節(jié)計?？衫眯訧E 400還包括可利用性位圖403，它的長度作為例子是256比特。位圖403的每個比特包括一個二進制數(比特)，它表示超幀的每個MAS的設備/系統(tǒng)的可利用性。作為說明，‘0’比特表示設備在特定的MAS期間是可得到的；以及‘1’比特表示設備在特定的MAS期間是不可得到的。應當指出，MAS可以因為各種各樣的理由，諸如功率節(jié)省、鄰居的保留、其它信標時間間隔等等，而被標記為不可得到的(例如，‘1’)。
圖4b是按照另一個示例性實施例的可利用性IE 404。IE 404與圖4a的示例性實施例的IE 400共享多個共同的特性；這些共同的特性將不重復，以免模糊本示例性實施例的說明。
IE 404包括單元ID 405、長度區(qū)406、信標間隔開始時間(BPST)偏移407、和持續(xù)時間區(qū)408，它等于以前描述的長度區(qū)402。
在本示例性實施例中，BPST偏移區(qū)407規(guī)定用于接收業(yè)務的可得到的時間段的開始時間。這是在超幀期間無線設備或無線系統(tǒng)可得到的時間間隔。BPST偏移區(qū)407被設置到可得到的間隔中第一時隙的時隙號。持續(xù)時間區(qū)408包含在多個數據時隙中，可得到的間隔的持續(xù)時間。本示例性實施例提供一種發(fā)信號通知可利用性的方法，它除了其它好處以外，在有相對較低的數目的可得到的間隔時還可提供效率，因為IE 404的長度可以是相當小的。
正如可以容易理解的，與回到圖1的示例性實施例的網絡100有關，通過示例性實施例的可利用性IE 400，404，網絡100的每個設備/系統(tǒng)101’，101，103可以用它對于超幀的可利用性而填充(populate)信標幀300。這個信息在信標間隔204期間進行交換，因此每個設備/系統(tǒng)可以把它們的可利用性通知網絡100的其它設備/系統(tǒng)；因此，可以得知其它設備/系統(tǒng)101’，101，103的可利用性。這樣，困擾已知網絡調度問題可以通過本示例性實施例基本上得以避免。
圖5是按照示例性實施例的在無線網中通信方法500的流程圖。該方法500在步驟501開始，在那里開始BPST。在BPST以后的信標周期內，各種設備/系統(tǒng)為當前的超幀用IE發(fā)送信標。在步驟502期間，信標幀用從網絡的各種設備/系統(tǒng)傳遞的信標的信息而被填充。即，在步驟502期間，各個可利用性單元(例如，單元400，404)經由信標而被提供，以及用來在超幀期間用有關TIM和其它可利用性的信息填充信標幀300。
在每個設備/系統(tǒng)提供它的可利用性IE后，每個設備有機會檢索在網絡中所有參與到超幀的設備/系統(tǒng)的可利用性IE。因此，在步驟504，執(zhí)行在超幀期間的通信和用于新的保留的協(xié)商過程。這個協(xié)商例如是設備需要同步服務的帶寬的保留。這些協(xié)商過程在技術上是熟知的。例如，這個協(xié)商過程的細節(jié)在M.B.O.A.協(xié)議中被提供。在完成超幀后，在下一個BPST在步驟501重復進行該過程。
鑒于本公開內容，應當指出，這里描述的各種方法和設備可以以硬件和軟件來實施，為了達到有效的媒體接入和在分布無線網中共享，這些硬件和軟件是已知的。另外，包括的各種方法和參數只是作為例子，而沒有限制的意義。鑒于本公開內容，本領域技術人員可以實施各種示例性設備和方法，確定他們自己的技術和需要的設備來實施這些技術而仍舊在所附權利要求的范圍內。
權利要求
1.一種無線通信的方法，方法包括提供可利用性信息單元(AIE)(400，404)；以及根據AIE，在多個設備(101’，101，103)或系統(tǒng)(101’，101，103)或二者之間對通信業(yè)務的發(fā)送和接收進行調度。
2.如在權利要求1中引述的方法，其中AIE包括可利用性位圖(403)。
3.如在權利要求2中引述的方法，其中可利用性位圖為超幀的每個媒體接入時隙(MAS)(203)提供一個比特。
4.如在權利要求3中引述的方法，其中每個MAS的可利用性由該比特確定。
5.如在權利要求3中引述的方法，其中超幀等于一個信標間隔(204)。
6.如在權利要求1中引述的方法，其中AIE包括信標周期開始時間(BPST)偏移(407)和持續(xù)時間(406)。
7.如在權利要求1中引述的方法，其中AIE提供有關功率節(jié)省模式周期的信息。
8.如在權利要求1中引述的方法，其中AIE表示掃描調度。
9.如在權利要求1中引述的方法，其中AIE表示來自隱藏的鄰居的通信。
10.如在權利要求4中引述的方法，其中‘0’比特表示在MAS期間的可利用性以及‘1’比特表示在MAS期間缺乏可利用性。
11.一種無線網(100)，包括多個無線單元(101’，101，103)，其中網絡適合于提供可利用性信息單元(AIE)(400，404)，以及無線單元根據AIE來調度通信業(yè)務的發(fā)送和接收。
12.如在權利要求11中引述的無線網，其中無線單元包括無線設備(101’，101，103)或無線系統(tǒng)(101’，101，103)或這二者。
13.如在權利要求11中引述的無線網，其中AIE包括可利用性位圖(403)。
14.如在權利要求13中引述的無線網，其中可利用性位圖為超幀的每個媒體接入時隙(MAS)(203)提供一個比特。
15.如在權利要求14中引述的無線網，其中每個MAS的可利用性由該比特確定。
16.如在權利要求14中引述的無線網，其中超幀等于信標間隔(204)。
17.如在權利要求11中引述的無線網，其中AIE提供有關功率節(jié)省模式周期的信息。
18.如在權利要求11中引述的無線網，其中AIE表示掃描調度。
19.如在權利要求11中引述的無線網，其中AIE表示來自隱藏的鄰居的通信。
20.如在權利要求11中引述的無線網，其中AIE包括信標周期開始時間(BPST)偏移(407)和持續(xù)時間(406)。
全文摘要
按照示例性實施例，無線通信的方法包括發(fā)送信標幀(300)，它包括至少一個可利用性信息單元(AIE)(400，404)。方法還包括根據來自接收機的AIE，在多個設備(101，103)或系統(tǒng)(101，103)或二者之間對通信業(yè)務的發(fā)送和接收進行調度。也公開了一種無線網(100)。
文檔編號H04L12/56GK1951076SQ200580014254
公開日2007年4月18日 申請日期2005年5月2日 優(yōu)先權日2004年5月4日
發(fā)明者J·德爾普拉多帕豐, J·哈貝塔 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司