專利名稱：無線裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線裝置及方法。更具體地，本發(fā)明涉及用于在超 寬帶網(wǎng)絡(luò)中使用的無線裝置及方法，其中，利用背景掃描技術(shù)改善 了網(wǎng)絡(luò)容量和耐干擾性。
背景技術(shù)：
超寬帶是在整個3.1 GHz-10.6 GHz的非常寬的頻率范圍內(nèi)傳輸 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的無線電技術(shù)。通過在整個寬大的帶寬上傳播RF能量，
低傳輸能量通常將通信距離限于小于10米到15米。
有兩種實(shí)〗見UWB的方案時i或方案，以具有UWB特性的月永 沖波形構(gòu)造信號；以及頻域調(diào)制方案，在多(頻)帶上使用傳統(tǒng)的 基于FFT的正交頻分復(fù)用(OFDM),給出MB-OFDM。兩種UWB 方案都產(chǎn)生在頻語內(nèi)覆蓋非常寬的帶寬的頻譜分量，即術(shù)語超寬 帶，/人而該帶寬占中心頻率的20%以上，通常至少為500MHz。
超寬帶的這些特性，加上其非常寬的帶寬，意味著UWB是用 于在通信裝置彼此在20m范圍內(nèi)的家庭或辦公環(huán)境中提供高速無 線通信的理想技術(shù)。
圖1示出了用于超寬帶通信的多帶正交頻分復(fù)用(MB-OFDM) 系統(tǒng)中的頻帶布置。MB-OFDM系統(tǒng)包括十四個子帶，每個子帶為528 MHz,并且MB-OFDM系統(tǒng)/使用子帶之間的每312 ns的跳頻作 為訪問方法。在每個子帶內(nèi)，采用OFDM和QPSK或DCM編碼來 傳輸數(shù)據(jù)。應(yīng)當(dāng)注意，空出5GHz左右(通常為5.1 GHz-5.8GHz) 的子帶，以避免與例如802.11a WLAN系統(tǒng)、安全代理通信系統(tǒng)或 4元空工業(yè)的現(xiàn)有窄帶系統(tǒng)之間的干護(hù)乙。
十四個子帶組織為五個帶組，其中四個帶組中的每個均具有三 個528 MHz的子帶， 一個帶組具有兩個528 MHz的子帶。如圖1 所示，第一帶組包括子帶l、子帶2和子帶3。 一個示例性的UWB 系統(tǒng)將采用帶組的子帶間的跳頻，以使第 一數(shù)據(jù)符號在帶組的第一 頻率子帶中在第一 312.5 ns持續(xù)時間間隔內(nèi)傳輸，第二數(shù)據(jù)符號在 帶組的第二頻率子帶中在第二 312.5 ns持續(xù)時間間隔內(nèi)傳^T,以及 第三數(shù)據(jù)符號在帶組的第三頻率子帶內(nèi)在第三312.5 ns持續(xù)時間間 隔內(nèi)傳輸。因此，在每個時間間隔期間，數(shù)據(jù)符號在具有528 MHz 帶寬的各個子帶內(nèi)傳輸，例如具有以3960MHz為中心的528 MHz 基帶信號的子帶2。
超寬帶的技術(shù)特性意味著其配置為用于數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域的應(yīng)用。 例如，存在廣泛的各種應(yīng)用，這些應(yīng)用集中在以下環(huán)境中的電纜替
代
PC與外圍設(shè)備之間的通信，即，諸如硬盤驅(qū)動器、光盤 刻錄4幾、打印4幾、掃描4義等的外圍i殳備。
家庭娛樂設(shè)備，諸如電視和通過無線裝置連接的裝置、無 線揚(yáng)聲器等。
手持裝置與PC之間的通信，例如移動電話和PDA、數(shù)碼 相機(jī)和MP3插^文器等。在i者如UWB網(wǎng)全各的無線網(wǎng)絡(luò)中， 一個或多個裝置周期性;也傳 輸信標(biāo)幀。信標(biāo)幀的主要目的是在介質(zhì)上提供定時結(jié)構(gòu)，也就是分 時為所謂的超幀，并允許網(wǎng)絡(luò)的裝置與信標(biāo)組同步。
背景掃描是一種通常在無線網(wǎng)絡(luò)特別是UWB系統(tǒng)中使用的技 術(shù)，它對其它RF活動的出現(xiàn)進(jìn)行掃描。背景掃描允許存在于RF 環(huán)境內(nèi)的裝置形成該RF環(huán)境的"圖片"。
由清晰的"圖片，，，該裝置可以提供將裝置接收器重新調(diào)諧至 不同物理信道(和不同帶組)的能力，允許該裝置為其它信標(biāo)組進(jìn) 行背景掃描并評估信道質(zhì)量。
UWB系統(tǒng)的基本定時結(jié)構(gòu)為如圖2所示的超幀。根據(jù)歐洲計(jì) 算機(jī)制造商協(xié)會(ECMA )標(biāo)準(zhǔn)ECMA-368第二版的超幀由256個 介質(zhì)訪問槽(MAS )構(gòu)成，其中每個MAS具有例如256微秒的限 定的持續(xù)時間。每個超幀以信標(biāo)周期開始，該信標(biāo)周期持續(xù)一個或 多個連續(xù)的MAS。 ^"標(biāo)周期中第一個MAS的開始^皮稱為該信標(biāo)周 期的開始。
在有效傳輸或接收的間隙期間執(zhí)行背景掃描是公知的。通常對 于在其它裝置具有槽預(yù)留的超幀周期或者在裝置試圖不向信標(biāo)組 內(nèi)的其它裝置發(fā)送信號而完成背景掃描的時機(jī)調(diào)度這樣的掃描。
利用以上概括的技術(shù)具有許多缺點(diǎn)。例如，掃描周期可以被如 此限制使得由于接收器調(diào)節(jié)時間而限制在現(xiàn)存帶組的外部重新調(diào) 諧物理信道的時機(jī)。而且，通過在合適的時刻執(zhí)行掃描，存在裝置 漏掉信息包的可能。
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于背景掃描的無線裝置及方 法，其不具有上述缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了在無線網(wǎng)絡(luò)中的第一無線裝置 上執(zhí)行一個或多個無線電信道的背景掃描的方法。該方法包括以下
步驟向連接到該無線網(wǎng)絡(luò)的一個或多個其它裝置發(fā)送信號通知一 個或多個其它裝置該第 一裝置進(jìn)入預(yù)定休眠模式的意圖，并且當(dāng)該 網(wǎng)絡(luò)上的一個或多個其它裝置認(rèn)為該第一裝置處于休眠模式時，執(zhí) 行一個或多個無線電信道的背景掃描。
根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，提供了用于在無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)執(zhí)行一個或 多個無線電信道的背景掃描的無線裝置。該無線裝置包括收發(fā)器， 適于向網(wǎng)絡(luò)上的 一個或多個其它裝置發(fā)送信號，該信號表明該裝置 將進(jìn)入預(yù)定的休眠模式。當(dāng)一個或多個其它裝置認(rèn)為該裝置處于休 眠才莫式時，該無線裝置還適于執(zhí)行一個或多個無線電信道的背景掃 描。
本發(fā)明利用休眠模式作為調(diào)度背景掃描的時機(jī)。裝置通過利用 現(xiàn)有的4木眠信號和協(xié)議主動地掃描其它物理信道而不是進(jìn)入能量 節(jié)約模式。


為了更好地理解本發(fā)明，以及更清楚地示出如4可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明以 達(dá)到效果，將^又以示例的方式來參照附圖，其中
圖1示出了多頻帶OFDM聯(lián)盟(MBOA )允許的MB-OFDM
系纟充的頻i普；
圖2示出了根據(jù)ECMA標(biāo)準(zhǔn)的超幀結(jié)構(gòu)；
圖3為描述無線網(wǎng)絡(luò)裝置的傳統(tǒng)操作的高層活動圖；以及圖4為描述根據(jù)本發(fā)明的接收裝置的操作的高層活動圖。
具體實(shí)施例方式
便攜式無線裝置能夠維持功率效率且最大化其電池壽命是重 要的。延長電池壽命的有效方法是使裝置能夠通過在降低的功耗模
元件來管理其能量消耗。這種操作的降低的功耗模式在MB-OFDM UWB系統(tǒng)的上下文中一皮稱為^木眠。
大多數(shù)無線技術(shù)提供兩種功耗模式活動模式和休眠模式。在 活動模式期間，期望無線裝置能夠依照需要傳輸和接收幀以維持包 含在超幀內(nèi)。在省電或休眠模式中，要求無線裝置懸掛包含在超幀 內(nèi)的所有RF，但維持超幀同步和信標(biāo)組的成員資格。
要求裝置在信標(biāo)周期期間能夠傳輸和接收信標(biāo)幀。要求在超幀 中其它槽期間傳輸和接收控制、命令和數(shù)據(jù)幀，并且控制、命令和 數(shù)據(jù)幀還用于參與超幀。
圖3是更好地描述無線網(wǎng)絡(luò)裝置的傳統(tǒng)操作的高層活動圖。
在操作的活動模式期間201,期望裝置傳輸信標(biāo)幀并參與介質(zhì) 上的正常的傳輸和接收操作。在某點(diǎn)裝置管理實(shí)體將請求介質(zhì)訪問 控制器(MAC)停止介質(zhì)上的所有操作，包括信標(biāo)傳輸?shù)闹兄?。這 個請求通常包含倒計(jì)時參數(shù)，其表示該裝置應(yīng)當(dāng)進(jìn)入休眠狀態(tài)之前 相對于當(dāng)前超幀的超幀數(shù)目。該請求還包含持續(xù)時間參數(shù)，其表示 用于該裝置維持其休眠狀態(tài)的超幀數(shù)目。 一旦接收到這樣的請求， 該MAC將在其下一個信標(biāo)幀中包括一個休眠模式信息元素(IE),使 得其動作能夠與信標(biāo)組中的其它裝置相協(xié)調(diào)。例如，當(dāng)裝置沒有數(shù)
據(jù)發(fā)送或接收時，裝置可以決定進(jìn)入休眠模式。
8周期203中，在這個點(diǎn)該裝置必須發(fā)送信號通知信標(biāo)組中所有 相鄰的裝置該裝置進(jìn)入休眠模式的意圖。之后，在倒計(jì)時周期205 的結(jié)尾，該裝置休眠一個周期207。在休眠周期期滿后該裝置醒來， 并且在周期209期間重新開始正常操作。
圖4為描述根據(jù)本發(fā)明的無線裝置的操作的高層活動圖。
如同在圖3中，該裝置在周期301期間的操作的活動才莫式中起 動，由此該裝置正常地傳輸和接收信息包。周期303中， 一旦接收 到執(zhí)行背景掃描的指令，則該無線裝置發(fā)送信號通知網(wǎng)絡(luò)上的其它 裝置其將休眠。應(yīng)當(dāng)注意，執(zhí)行背景掃描的指令可以由裝置管理實(shí) 體提供。然而，還應(yīng)當(dāng)理解，該請求可以來自其它源，例如作為來 自無線裝置上較高層的請求的結(jié)果而來自該裝置管理實(shí)體，或者用 于周期性地執(zhí)行背景掃描的附加算法的結(jié)果而自動地來自裝置管 理實(shí)體，周期性執(zhí)行背景掃描是為了最佳服務(wù)質(zhì)量以及在來自偶然
干擾源的背景干擾下的共存。
在進(jìn)入4木眠才莫式之前，該裝置在周期305再次等待特定時間。 然而，在等待該特定時間后，該裝置在周期307期間執(zhí)行背景掃描 操作，而不是如同對網(wǎng)絡(luò)中的其它裝置指示的那樣真實(shí)地進(jìn)入《木眠 模式。
背景掃描才喿作將涉及改變物理信道，而且有時改變帶組。當(dāng)改 變物理信道時，將存在一個調(diào)節(jié)時間的周期以允許將裝置接收器重 新調(diào)諧至不同的物理信道。這個調(diào)節(jié)周期的持續(xù)時間隨無線電特性 和帶組跳變微分(jump differential)是可變的。在圖4的背景掃描 周期307的任一側(cè)上示出了調(diào)節(jié)時間306， 308。應(yīng)當(dāng)理解，該裝置 可以在周期307期間多次改變物理信道，每次改變都有其自己的調(diào) 節(jié)時間306和308。裝置隨后在周期309返回操作的活動模式， 并再次正常地傳輸和接收信息包。在背景掃描操作期間獲得的信息 以傳統(tǒng)的方式用于這樣的數(shù)據(jù)。例如，在背景掃描操作期間獲得的 信息可以用于測定其它物理信道上的信號質(zhì)量、測定信道改變是否 可能改善當(dāng)前信道的狀況，也就是提供更好的服務(wù)質(zhì)量及最小化 RF干擾。背景掃描凄t據(jù)還可以用于其它功能，例如在UWB系統(tǒng)中 采用的"檢測和規(guī)避"功能、減弱干擾、以及改善與其它無線技術(shù) 和偶然干擾的共存。背景掃描信息還可以用于通過減少接收信息包 錯誤以及引起重傳的可能性來改善服務(wù)質(zhì)量和信道特性，結(jié)果有益 于最大數(shù)據(jù)速率和功率效率。
因此本發(fā)明有幾項(xiàng)優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。例如，通過使用無線 系統(tǒng)預(yù)定的休眠模式，本發(fā)明允許裝置執(zhí)行背景掃描而無需新的協(xié) i義或指令，因此本發(fā)明可以應(yīng)用于多種不同的無線標(biāo)準(zhǔn)。4奐而言之， 本發(fā)明例利用現(xiàn)有協(xié)議，這些協(xié)議的存在用于將裝置置于4木眠模式 而不是進(jìn)入Y木眠才莫式，該裝置將改為在不同物理信道上扭^f亍背景掃 描操作。
當(dāng)該裝置執(zhí)行背景掃描時，網(wǎng)絡(luò)上的其它裝置由于認(rèn)為該裝置 將處于休眠模式而并不試圖向該裝置發(fā)送信息包。因此，由于裝置 在不合適的時間執(zhí)行背景掃描，將沒有信息包丟失。本發(fā)明通過減 少不必要的傳輸改善了網(wǎng)絡(luò)容量并因此進(jìn)一步改善了偶然干擾。
應(yīng)當(dāng)理解，可以預(yù)定該裝置執(zhí)行背景掃描的時間周期307，也 就是說，對應(yīng)于該裝置指示其它網(wǎng)絡(luò)裝置其將處于休眠模式的預(yù)定 的時間，或者取決于該裝置執(zhí)行背景掃描操作需要多長時間而改變 的預(yù)定的時間。優(yōu)選地，預(yù)定的時間周期為整凄t個超幀，也就是一 個或多個超幀。還應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)裝置利用^見定的協(xié)議通知相鄰的裝置其將進(jìn)入 預(yù)定的睡眠狀態(tài)時，術(shù)語休眠模式意思是包括其它預(yù)定的低功耗操 作模式。
注意到以上描述的發(fā)明利用休眠模式作為調(diào)度背景掃描的時 才幾。該裝置通過利用現(xiàn)有的^f木眠信號和協(xié)議主動地掃描其它物理信
道而不是進(jìn)入能量節(jié)約模式。例如，ECMA規(guī)范定義了進(jìn)入休眠模 式和從^木眠才莫式醒來的程序，因此適應(yīng)的裝置必須遵守這些程序。 由于本發(fā)明在休眠周期期間不發(fā)送任何信標(biāo)/命令/控制/數(shù)據(jù)幀，因 此本發(fā)明與ECMA規(guī)范相適應(yīng)。換而言之，由于背景掃描操是"接 收"操作，本發(fā)明在ECMA規(guī)范的參數(shù)范圍內(nèi)操作。
應(yīng)當(dāng)注意，上述實(shí)施例示出而非限制了本發(fā)明，并且在不背離 所附權(quán)利要求的范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠設(shè)計(jì)出多 種可選實(shí)施例。詞語"包括"并不排除不同于權(quán)利要求中所列出 的元件或步驟的存在，并且"一個"并不排除多個。權(quán)利要求中 的任何參考標(biāo)號均不應(yīng)當(dāng)解釋為限制其范圍。
權(quán)利要求
1. 在無線網(wǎng)絡(luò)中的第一無線裝置上執(zhí)行一個或多個無線電信道的背景掃描的方法，所述方法包括以下步驟向連接至所述無線網(wǎng)絡(luò)的一個或多個其它裝置發(fā)送信號，通知所述一個或多個其它裝置所述第一裝置進(jìn)入一個預(yù)定的休眠模式的意圖；以及當(dāng)所述網(wǎng)絡(luò)上的所述一個或多個其它裝置認(rèn)為所述第一裝置處于休眠模式時，執(zhí)行所述一個或多個無線電信道的背景掃描。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述向一個或多個其它裝置 發(fā)送信號的步驟包括使用進(jìn)入所述休眠模式通常所用的標(biāo)準(zhǔn) 休眠協(xié)議。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述執(zhí)行背景掃描的步 驟是在一個預(yù)定的時間周期之后執(zhí)行。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述預(yù)定的周期對應(yīng)于與進(jìn) 入所述休眠模式相關(guān)聯(lián)的倒計(jì)時周期。
5. 才艮據(jù)前述4壬一項(xiàng)^=又利要求所述的方法，其中由所述裝置掃描的 所述一個或多個無線電信道不同于所述網(wǎng)絡(luò)中的在其上發(fā)生 標(biāo)準(zhǔn)通信的信道。
6. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述背景掃描的步 驟執(zhí)行一個預(yù)定的時間周期。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，所述預(yù)定的時間對應(yīng)于超幀的整 數(shù)倍。
8. 用于執(zhí)行無線網(wǎng)絡(luò)中的 一 個或多個無線電信道的背景掃描的 無線裝置，包括收發(fā)器，適于向所述網(wǎng)絡(luò)上的一個或多個其它裝置發(fā)送 信號，所述信號表明所述裝置將要進(jìn)入預(yù)定的休眠模式，并且 當(dāng)所述一個或多個其它裝置認(rèn)為所述裝置處于休眠模式時，還 適于執(zhí)行所述一個或多個無線電信道的背景掃描。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述裝置還適于向一個或多 個其它裝置發(fā)送信號包括使用進(jìn)入所述休眠模式通常所用的 標(biāo)準(zhǔn)休眠協(xié)議。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的裝置，其中所述裝置配置為在一個 預(yù)定的時間周期之后執(zhí)行背景掃描。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的裝置，其中所述預(yù)定的周期對應(yīng)于與 進(jìn)入所述4木眠才莫式相關(guān)聯(lián)的倒計(jì)時周期。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8到11中任一項(xiàng)所述的裝置，其中由所述裝置 掃描的所述一個或多個無線電信道不同于所述網(wǎng)絡(luò)中的在其 上發(fā)生標(biāo)準(zhǔn)通信的信道。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8到12中任一項(xiàng)所述的裝置，所述裝置還適于 執(zhí)行一個預(yù)定時間周期的背景掃描。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述預(yù)定時間對應(yīng)于超幀 的整凄t倍。
全文摘要
無線裝置通過向連接到無線網(wǎng)絡(luò)的一個或多個其它裝置發(fā)送該裝置進(jìn)入預(yù)定休眠模式的信號，執(zhí)行該無線網(wǎng)絡(luò)中的一個或多個無線電信道的背景掃描。之后，當(dāng)該網(wǎng)絡(luò)上的其它裝置認(rèn)為該裝置處于休眠模式時執(zhí)行背景掃描。
文檔編號H04W8/00GK101507123SQ200780030607
公開日2009年8月12日 申請日期2007年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月18日
發(fā)明者亞歷山大·韋爾 申請人:Iti蘇格蘭有限公司