專利名稱：無線多跳中繼網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、協(xié)議和幀格式的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
背景技術(shù)：
使用無線網(wǎng)絡(luò)中的無線節(jié)點(diǎn)作為中繼點(diǎn)以便擴(kuò)展無線
網(wǎng)絡(luò)的范圍和/或降低其成本變得越來越有吸引力。例如，在要求將
分布式基站部署于大區(qū)域的無線廣域網(wǎng)(WWAN)或無線城域網(wǎng) (WMAN)中，基站需要經(jīng)由某種類型的回程(backhual)與核心網(wǎng)絡(luò)連 接和/或相互連接。在常規(guī)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，回程通常由有線連接組成。 但是，代替有線回程或者與其進(jìn)行某種結(jié)合的無線回程越來越多地被 認(rèn)為使部署輕松并且降低與這些網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)的成本。 使用無線站(固定基礎(chǔ)設(shè)施和/或移動臺)在源與目的地 之間轉(zhuǎn)發(fā)信號的 一種類型的網(wǎng)絡(luò)在本文通俗地稱作網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)。雖然嘗 試根據(jù)"網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)"可使用固定和/或移動臺作為中繼點(diǎn)以及"移動多跳 中繼(mobile multi-hop relay: MMR)網(wǎng)絡(luò)可以僅使用固定基礎(chǔ)設(shè)施中 繼站來區(qū)分這兩個術(shù)語，但是，它們不一定以這種方式來區(qū)分，而是 實(shí)際上在本文可互換使用，而沒有限制發(fā)明實(shí)施例的范圍。 在網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中，無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可形成通信可在其中傳播 以到達(dá)其目的地的路徑"網(wǎng)格"。多跳無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的使用以及如何優(yōu) 化通過網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的通信已經(jīng)成為非常重視的主題，并且正在努力提高 通過多跳無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率。 一個值得注意的問題在于，如何 協(xié)調(diào)將新協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)用于網(wǎng)格組網(wǎng)以及保持與非網(wǎng)格傳統(tǒng)無線 裝置的后向兼容性的最佳傳輸路徑的選擇
發(fā)明內(nèi)容


通過以下參照附圖對本發(fā)明的描述，本發(fā)明的實(shí)施例的 方法、特征和優(yōu)點(diǎn)就將顯而易見了，附圖中相似標(biāo)號表示相似單元， 附圖包括 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的示例無線網(wǎng)格 網(wǎng)絡(luò)的宏蜂窩的無線節(jié)點(diǎn)的布置的框圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例、用于顯式傳送多 跳鏈路信息的無線網(wǎng)格通信方法的流程圖； 圖3是用于顯式傳送多跳無線網(wǎng)格鏈路質(zhì)量信息的示 例幀或分組;f各式的簡圖； 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例、用于隱式傳送 多跳鏈路信息的無線網(wǎng)格通信方法的流程圖； 圖5是根據(jù)各種實(shí)施例的多跳無線網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的功率等 級傳輸圖；以及 圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的各個方面的示例無線設(shè)備的 框圖。
具體實(shí)施例方式
雖然以下詳細(xì)描述可針對WMAN來描述本發(fā)明的示例 實(shí)施例，但是，發(fā)明實(shí)施例并不局限于此，而是可適應(yīng)于其中可獲得 類似優(yōu)點(diǎn)的其它類型的無線網(wǎng)絡(luò)。發(fā)明實(shí)施例可適用的這類網(wǎng)絡(luò)具體 包括無線個人區(qū)域網(wǎng)(WPAN)、無線局域網(wǎng)(WLAN)、例如蜂窩網(wǎng)絡(luò) 等的WWAN和/或任何這些網(wǎng)絡(luò)的組合。以下發(fā)明實(shí)施例可用于各種應(yīng)用，包括無線電系統(tǒng)的發(fā) 射器和接收器。具體包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)的無線電系統(tǒng)包括但不 限于網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)、網(wǎng)絡(luò)適配器、移動臺、基站、接入點(diǎn)(access point: AP)、混合協(xié)調(diào)器(hybrid coordinator: HC)、網(wǎng)關(guān)、橋接器、集線器和
6路由器。此外，本發(fā)明的范圍之內(nèi)的無線電系統(tǒng)可包括蜂窩無線電話
系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)、個人通信系統(tǒng)(PCS)、雙向(two-way)無線電系統(tǒng)和 雙向?qū)ず魴C(jī)以及包括無線電系統(tǒng)的計(jì)算裝置，例如個人計(jì)算才幾(PC) 及相關(guān)外設(shè)、個人數(shù)字助理(PDA)、個人計(jì)算輔助設(shè)備以及可本質(zhì)上
統(tǒng)等: 、 、，'、P 、 "、'、 無線多跳中繼系統(tǒng)是若干當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)化工作的焦點(diǎn)。例 如，對于WLAN,電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE) 802.1 ls網(wǎng)格任務(wù)組 (TG)正對WLAN網(wǎng)格組網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)解決方案積才及地繼續(xù)努力。另外， IEEE 802.16J移動多跳中繼(MMR)任務(wù)組還評估促進(jìn)無線寬帶接入 (WBA)網(wǎng)的IEEE 802.16j項(xiàng)目審批請求(project approval request: PAR)(已批準(zhǔn)03/30/2006)的標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案。 802.16j MMR的最初范圍預(yù)計(jì)限制于基礎(chǔ)設(shè)施中繼站。 這些中繼站將用于擴(kuò)展IEEE 802.16e基站的覆蓋而沒有影響移動裝 置或用戶臺(subscriber station: SS)規(guī)范。(IEEE 802.16e是以前對移動 BWA解決方案的引用，現(xiàn)在經(jīng)過IEEE 802.16-2005修正案而被標(biāo)準(zhǔn) 化)。MMR中繼站確定為在它們應(yīng)當(dāng)與從未設(shè)計(jì)用于優(yōu)化網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中 的通信的現(xiàn)有802.16e用戶臺(SS)無縫地操作的意義上完全后向兼 容。802.16J的第二階段(可使用另一種標(biāo)準(zhǔn)引用來實(shí)現(xiàn))預(yù)計(jì)引入設(shè)計(jì) 用于MMR網(wǎng)絡(luò)的增強(qiáng)型中繼和WBA用戶臺。但是，這個第二階段 可能沒有與傳統(tǒng)802.16e訂戶后向兼容。雖然本文所述的實(shí)施例可涉 及802.16無線寬帶接入網(wǎng)，但是它們并不局限于此，而是可適用于 WLAN、其它類型的網(wǎng)才各網(wǎng)絡(luò)或者不同網(wǎng)絡(luò)的組合，其中802.16無 線寬帶接入網(wǎng)有時稱作WiMAX，它是表示全球微波接入互通的首字 母縮寫詞，作為通過IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)的一致性和互通性的產(chǎn)品的認(rèn) 證標(biāo)志。 來看圖1,根據(jù)各種實(shí)施例的無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)100可以是 具有能夠經(jīng)由至少一些空中(over-the-air: OTA)射頻(RF)鏈路傳送和/或接收信息的裝置的任何系統(tǒng)。例如，在一個實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)100可
包括以無線方式傳遞或轉(zhuǎn)發(fā)消息的多個無線節(jié)點(diǎn)110-135(以及其它 未標(biāo)明節(jié)點(diǎn))。圖1所示的六邊形旨在一般表示形成網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)100的 節(jié)點(diǎn)區(qū)域中的基站或中繼節(jié)點(diǎn)的無線電鏈路覆蓋的空間或"蜂窩"范 圍。 在某些實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)100中的無線節(jié)點(diǎn)110-135可以 是使用與電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)的包括用于WLAN的例如 802.1 l(a)、 (b)、 (g)、 (n)和/或(s)標(biāo)準(zhǔn)、用于WP AN的802.15標(biāo)準(zhǔn)和/ 或用于WMAN的802.16標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的各種802無線標(biāo)準(zhǔn)中的一個或多 個兼容的無線協(xié)議和/或技術(shù)進(jìn)行通信的裝置，但是發(fā)明實(shí)施例并不 局限于這個方面。 在發(fā)明實(shí)施例的某些非限制性示例實(shí)現(xiàn)中，網(wǎng)絡(luò)100中 的一個或多個節(jié)點(diǎn)(例如節(jié)點(diǎn)110)可以是無線收發(fā)器，它經(jīng)由物理有 線連接(例如電或光纖連接)與諸如因特網(wǎng)協(xié)議(IP)網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)絡(luò)連 接。這種類型的站在本文中稱作"宏基站"或者簡單地稱作"基站"(BS)， 其中該術(shù)語在本文中可用于一般表示任何類型的集中網(wǎng)絡(luò)接入站，例 如基站、接入點(diǎn)、混合協(xié)調(diào)器、無線路由器或者其它裝置。另外，在 某些實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)100中的一個或多個節(jié)點(diǎn)(例如節(jié)點(diǎn)120和130) 可以是無線收發(fā)器，它們不是通過電或?qū)Ь€或者光纜、而是使用前面 所述的無線回程與核心網(wǎng)絡(luò)連接。這些類型的中繼站(RS)可以是有時 稱作"微"或"微微"基站(取決于其覆蓋區(qū)域的大小)的固定無線電中繼 節(jié)點(diǎn)，但是發(fā)明的實(shí)施例并不局限于這個方面。下文中，這些類型的 無接線(unwired)中繼節(jié)點(diǎn)一般稱作中繼站(RS)。 中繼站中的無線收發(fā)器的發(fā)射功率和天線高度通常比 宏基站要小。此外，多跳無線網(wǎng)絡(luò)100可由若干宏蜂窩組成，其中的 每個宏蜂窩一般可包括與站110相似的至少一個宏基站以及分布于 每個宏蜂窩并且與宏基站結(jié)合工作以便向本文中一般稱作用戶臺的 客戶臺125、 135提供完全覆蓋范圍的多個中繼站(例如120、 130)。
8在無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)100的某些實(shí)施例中，中繼站120、 130可經(jīng)由使用與電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)的各種802.16和/或802.11標(biāo)準(zhǔn)中的一個或多個兼容的協(xié)議的無線鏈路來促進(jìn)相互之間和/或與宏基站和/或與用戶臺125、 135的連通性，但是發(fā)明實(shí)施例并不局限于這個方面。 為此，根據(jù)本文的各種實(shí)施例，網(wǎng)絡(luò)100中的無線節(jié)點(diǎn)可配置成使用正交頻分多址(OFDMA)協(xié)議進(jìn)行通信。OFDMA又稱作多用戶正交頻分復(fù)用(OFDM)。在OFDM中，單個發(fā)射器傳送由許多不同的正交(獨(dú)立)頻率(稱作副載波或音(tone))組成的載波，這些正交頻率可各自按照預(yù)期調(diào)制方案(例如正交幅度調(diào)制(QAM)或相移鍵控(PSK))單獨(dú)進(jìn)行調(diào)制。OFDMA —般通過向網(wǎng)絡(luò)中的各個用戶或節(jié)點(diǎn)分配副載波的子集和/或副載波的時隙來適合于多個用戶。存在各種類型的OFDM和/或OFDMA方案，例如可縮放(scalable) OFDMA和/或快閃式(flash) OFDMA，它們可由本發(fā)明實(shí)施例根據(jù)適當(dāng)需要來使用。此外，除了 OFDM或OFDMA之外的OTA協(xié)議可根據(jù)適當(dāng)需要
與發(fā)明實(shí)施例配合使用。 在一個示例實(shí)現(xiàn)中，圖1所示的WiMAX多跳無線網(wǎng)格中繼部署可包括中繼站120、 130,添加它們來增加基站110的覆蓋區(qū)(footprint)，以便改進(jìn)蜂窩邊緣的范圍和覆蓋。這可允許蜂窩邊緣的用戶臺125選擇例如通過鏈路L0直接與基站110連接或者通過RS120經(jīng)由鏈路B0和L1與基站110連接，其中BO是基站110與中繼站120之間的回程。對于更遠(yuǎn)的用戶臺135,可存在多個回程跳，例如從基站110到用戶臺135、中間通過例如120、 130等多個中繼站的鏈路B0和B1。在從一個蜂窩到另一個蜂窩喚醒或移動時，必須判定用戶臺125、 135是否應(yīng)當(dāng)直接與基站110關(guān)聯(lián)或者是否與中繼站120、 130關(guān)聯(lián)。 為了便于本公開，假定中繼站120、 130可具有與基站110非常相似的能力，即，它們可執(zhí)行關(guān)聯(lián)鑒權(quán)、時間/頻率資源分配等，也許采用經(jīng)由回程來自基站110的某種控制，但是，實(shí)施例并不
局限于這種方式，因?yàn)橹欣^站120、 130可能不是智能的而可能簡單地放大和轉(zhuǎn)發(fā)通信。使用上述假設(shè)，對于傳統(tǒng)訂戶，中繼站120或130可表現(xiàn)為基站，并且可提供完全后向兼容功能性。在這種情況下，基站IIO與中繼站120和/或130之間的回程鏈路B0和/或Bl可在很大程度上對傳統(tǒng)用戶臺隱蔽，除在本文中詳細(xì)論述的某些情況以外。 因此，本發(fā)明的實(shí)施例所解決的問題包括(i)用戶臺可如何運(yùn)行性能最佳網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入(entry)和切換(handoff);以及(ii)在中繼站可使用什么機(jī)制來支持傳統(tǒng)訂戶以及下一代訂戶？在解決這些問題時，本發(fā)明人提出，在一個實(shí)施例中，中繼站可以能夠提供顯式和隱式信息，以便允許用戶臺對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入或切換進(jìn)行明智判定。舉例來說，如果對于下一代網(wǎng)格用戶臺準(zhǔn)許幀或分組格式的變更，則可通過在幀中包含幫助進(jìn)行這些判定的某些信息來顯式地提供信息。但是，為了保持與其中已經(jīng)建立幀或分組格式的傳統(tǒng)訂戶的后向兼容性，這種信息在某種程度上必須隱式提供。
相應(yīng)地，在各種實(shí)施例中，提出網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入和/或切換的方法，它可包括兩種一般操作模式(i)后向兼容模式，可支持傳統(tǒng)無線用戶臺；以及(ii)最佳模式，支持專門設(shè)計(jì)成使用專門針對多跳中繼無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的通信^^徑的優(yōu)化所開發(fā)的新協(xié)議的用戶臺。此外，本文所提出的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入和/或切換的方法可嘗試優(yōu)化傳統(tǒng)和下一代用戶臺的端對端(end-to-end)性能。 對于多跳無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)存在兩種主要類型的部署，它們可影響適當(dāng)執(zhí)行網(wǎng)格優(yōu)化(即在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間選擇通信的最佳或接近最佳的無線路徑)的方式。第一種類型的部署稱作"大棒(big-stick)，，郊區(qū)部署，其中基站110設(shè)置在大于40米的高度，而中繼站120、 130設(shè)置在10-20米或更高的高度。在一般高于住宅屋頂?shù)倪@些高度，基站110與中繼站120、 130之間的回程鏈路BO和Bl的OTA信道一般是視線(line-of-sight:LOS)連接，特別是在較平坦地帶。在這種類型的部署中，因此，回程鏈路B0和B1比較穩(wěn)定，并且端對端性能不會隨時間受到顯著不利影響。這允許基本上忽略多跳路徑的回程鏈路性能，因而通信優(yōu)化可在很大程度上基于最后跳(lasthop)的質(zhì)量、即直接基于用戶臺與 一個或多個中繼或基站之間的信道質(zhì)量。 在郊區(qū)部署中，傳統(tǒng)用戶臺可與中繼站連接，基本上與好像中繼站是基站一樣。另外，在不知道差異條件下，可由傳統(tǒng)或下一代用戶臺簡單地通過使用傳統(tǒng)802.16e或802.11系統(tǒng)中使用的可用直接鏈路(例如L0、 Ll、 L2)的量度來選擇最適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)接入站(即基站或中繼站)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，來執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入或切換。也就是說，可通過
臺或下一代網(wǎng)格用戶臺確定的接收信號強(qiáng)度指示符(RSSI)、信噪比(SNR)、信道容量等，來執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入或切換。 第二種類型的網(wǎng)絡(luò)部署是密集城市部署，其中基站110與中繼站120、 130之間的信道及因而回程鏈路B0、 Bl的質(zhì)量可被較高建筑物或其它結(jié)構(gòu)極大地減弱和/或遮蔽。對于其中小山和樹木可能極大衰減基站110與中繼站120、 130之間的信號的多山地帶，情況也是這樣。另外，在密集城市區(qū)域中很可能遇到的時變帶內(nèi)干擾可使回程鏈路Bl和B0的質(zhì)量降級，特別是在利用無需許可頻帶的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。因此，多跳網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的端對端性能變得對回程鏈路Bl和B0的質(zhì)量敏感。為了選擇最佳基站或中繼站進(jìn)行關(guān)聯(lián)，訂戶應(yīng)當(dāng)有權(quán)訪問對回程鏈路和直接鏈路的組合性能進(jìn)行量化的端對端性能量度。 雖然訂戶可易于按現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)測量直接鏈路性能，但是當(dāng)前沒有了解例如B0和B0-B1的各種回程鏈路的組合性能的方式。因此，這些鏈路的質(zhì)量量度應(yīng)當(dāng)由分散多跳體系結(jié)構(gòu)中的中繼站120和130或者由集中體系結(jié)構(gòu)中的基站110來宣布。此外，甚至在郊區(qū)部署中，如果網(wǎng)絡(luò)利用大量低價非智能中繼站，則由于為了冗余度部署可能大量的這些"啞，，中繼，端對端性能可與中間跳的質(zhì)量顯著相關(guān)。
在一個示例實(shí)施例中，參照圖2，用于在無線網(wǎng)才各網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的顯式方法200 —般可開始于網(wǎng)絡(luò)接入站(例如圖1中的中繼站120、 130)確定210哪種類型的用戶臺(SS)正接近網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入或切換。如果在220確定正接近的用戶臺是能夠處理設(shè)計(jì)用于無線網(wǎng)格優(yōu)化能力的新的幀或分組格式的下一代裝置，則網(wǎng)絡(luò)接入站可開始使用其最佳模式向正接近的用戶臺進(jìn)行傳送230。另一方面，如果在220確定正接近的用戶臺是沒有設(shè)計(jì)成處理具有網(wǎng)才各回程性能標(biāo)記的分組或幀格式的傳統(tǒng)裝置(例如IEEE 802.16e或IEEE 802.1 lg裝置)，則網(wǎng)絡(luò)接入站將使用其后向兼容模式向正接近的用戶臺進(jìn)行傳送240。根據(jù)各種實(shí)施例，使用最佳模式進(jìn)行傳送230可包括發(fā)送具有包括附加信息元素(information element: IE)的格式的關(guān)聯(lián)幀、信標(biāo)或測距(ranging)，以便提供網(wǎng)絡(luò)接入站的回程鏈路質(zhì)量的指示，如下面針對圖3所述。在后向兼容模式中，網(wǎng)絡(luò)接入站可以只傳送240具有傳統(tǒng)格式的關(guān)聯(lián)幀、信道或測距(例如不包括與網(wǎng)絡(luò)接入站回程鏈路質(zhì)量有關(guān)的任何IE)。 根據(jù)由網(wǎng)絡(luò)接入站所傳送230、 240的幀，正接近的用戶臺可選"f奪250是否與該網(wǎng)絡(luò)接入站關(guān)聯(lián)。例如，下一代用戶臺可通過測量直接鏈路信道質(zhì)量并且考慮一個或多個接收幀中的IE所指明的回程鏈路質(zhì)量，來知曉與網(wǎng)絡(luò)接入站進(jìn)行連接的端對端性負(fù)巨。這可與經(jīng)由與不同網(wǎng)絡(luò)接入站(例如基站或中繼站)的關(guān)聯(lián)可得的端對端鏈路性能進(jìn)行比較，以便判定哪一個是用戶臺應(yīng)當(dāng)與其關(guān)聯(lián)的最佳網(wǎng)絡(luò)接入站。使用顯式方法200,傳統(tǒng)用戶臺可限制到根據(jù)最后跳鏈路質(zhì)量進(jìn)行選擇250。圖3是可用于上述最佳模式的可能的MMR幀格式300的非限制性示例。在這個說明性示例中，幀300是物理層(PHY)幀的示例，它可包括包含與例如IEEE 802.16e或802.11 a、 b、 g或n兼容的格式和/或信息的傳統(tǒng)幀部分305。幀300還可包括擴(kuò)展部分310，它可用于攜帶與中繼站的整體回程鏈路質(zhì)量有關(guān)的信息元素(IE)。雖然對發(fā)明的實(shí)施例不是必要的，但是，如果傳統(tǒng)幀部分305在擴(kuò)展部 分310之前，則相同的幀;格式可用于所有正接近的訂戶，目的在于傳 統(tǒng)用戶臺只是將其忽略，因?yàn)樗鼈儧]有設(shè)計(jì)成識別擴(kuò)展部分310。因 此，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，由網(wǎng)絡(luò)接入站所傳送230、 240的所有幀可以是 相同的，因此方法200實(shí)際上可以無需確定210哪種類型的用戶臺正 在接近或者傳送230或240不同的幀格式。 在顯式方法200中，可理解幀300中的回程質(zhì)量《連;洛信 息310 (圖3)的新一代用戶臺可在這樣的部署中得到增強(qiáng)型端對端性 能的有益效果。例如，考慮圖1的上行鏈路情況，其中用戶臺125希 望以最高的可能吞吐量進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)100或者在其中切換。新一代用戶臺 可使用與式1相似的算法通過采用圖2的顯式方法200來確定與中繼 站120還是基站110連接
^ + ^ (式1) 式中，C;是BS IIO與SS 125之間的鏈路L0上的所測 量可支持吞吐量，C2是RS 120與SS 125之間的鏈路L1上的吞吐量， 以及Cj是BS 110與RS 120之間的回程鏈路B0上的吞吐量。在這個 非限制性示例中，C7、 G和Cj是這些鏈路上的瞬時信噪比(SNR)的函 數(shù)，它們是快速衰落、遮蔽和路徑損耗的函數(shù)，并且可才艮據(jù)SS 125 的移動性或環(huán)境隨時間而改變。如果式(l)的不等式成立，則SS 125 通過鏈路LO直接與BS IIO連接。如果該不等式不成立，則SS 125 與RS 120連接，并且兩跳鏈路B0-L1被使用。 但是，使用這種方法，其中G通過新的分組幀結(jié)構(gòu)(例 如圖3中的310)來傳送，傳統(tǒng)訂戶仍然限制到基于最后跳鏈路性能的 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入或切換確定(例如C戶C2或SNR戶SNR2),因此可能沒有得到 與使用新的分組/幀結(jié)構(gòu)的新 一代多跳中繼無線網(wǎng)格用戶臺相同的性 能改進(jìn)。
相應(yīng)地，參照圖4，使傳統(tǒng)訂戶能夠根據(jù)整體端對端多 跳鏈路質(zhì)量來確定最佳網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入或切換的隱式方法400可基于"欺騙，， 傳統(tǒng)訂戶最后跳、例如圖1中的SS 125與RS 120之間的鏈路(L1)的 質(zhì)量(C2)與其性能實(shí)際情況不同。雖然在允許傳統(tǒng)用戶臺選擇具有到 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或核心網(wǎng)絡(luò)的最佳吞吐量、要與其關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)站的上下文中 來描述方法400，但是，完全沒有將方法400限制為僅由傳統(tǒng)訂戶使 用，實(shí)際上，新一代和傳統(tǒng)的所有用戶臺可在網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入或切換期間將 相同的技術(shù)用于網(wǎng)格優(yōu)化。備選地，方法400可以為所有用戶臺提供 某種信令以便幫助在多跳無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中選擇最佳或者接近最佳連 接點(diǎn)的方式與圖2的方法200、例如在步驟240進(jìn)行組合。在方法400中，中繼站(RS)可以隱性方式向用戶臺傳送 回程鏈路質(zhì)量，而無需對分組格式的任何修改。為了確保用戶臺以吞 吐量最佳的方式來執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入，同時確定后向兼容性，可定義條件 C, > 62成 > 57^及2 (式2) 其中，A和s々a是多跳鏈路(例如包括圖1中的BS-RS (BO) 和RS-SS (Ll)鏈路的兩跳鏈路)的有效吞吐量和有效SNR。如果在420 式(2)的不等式成立，則SS直接與對其定義了鏈路質(zhì)量d的BS或者 其它網(wǎng)絡(luò)接入站連接435。否則，SS與RS連接440?；谶@種條件 的用戶臺的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入或切換可通過在RS端的功率控制來實(shí)現(xiàn)。例如， 當(dāng)RS向SS宣布它自己為可能的接收方時，它可將以分?jǐn)?shù)5^2"順2設(shè) 置415其發(fā)射功率，這確?？紤]到通過無線回程鏈路BO傳送分組的 成本。A和s々j 2的一個可能的定義可如下所示
^ = t 1 ^ 且 S麵=2^-1
c2 C3 (式3) 式中，4和57^2通過香農(nóng)容量公式彼此相關(guān)，但是實(shí)施 例并不局限于這種方式。注意，根據(jù)A和s^2的這個定義，RS必須具有對BS-RS (B0)以及RS-SS (Ll)鏈路上的信道質(zhì)量的了解，使得能 夠計(jì)算A或s;^，并且以4/?；颉穅2/諷; 2將其功率減小415。為此，方 法400可包括中繼站確定405它自己與用戶臺之間的鏈路質(zhì)量(C2或 5TW 》以及確定410可能的用戶臺經(jīng)由它自己、包括到基站的任何回 程鏈路之間的整體端對端多跳鏈路質(zhì)量"或s^2。最后應(yīng)當(dāng)注意，如 果無線回程鏈路、如圖1中的B0的質(zhì)量遠(yuǎn)比RS-SS鏈路Ll要好(即 C3 C2),則《sC2并且^^"A^—1,表示最后跳(例如鏈路Ll)的質(zhì) 量達(dá)到在確定用戶臺要與其關(guān)聯(lián)的最佳網(wǎng)絡(luò)站時是相關(guān)的程度。 根據(jù)各種實(shí)施例，為了向用戶臺隱式傳送有效端對端容 量A,中繼站可采用若干"計(jì)謀"，包括在測距或控制信標(biāo)/前同步碼/ 關(guān)聯(lián)分組的發(fā)射功率415期間控制發(fā)射功率415。 例如，在對下行一隨路傳輸進(jìn)行測距期間，RS可將其發(fā) 射功率降低到對應(yīng)于式(3)的值。隨后，RS可在訂戶已經(jīng)成功關(guān)聯(lián)之 后并且在正常數(shù)據(jù)交換會話開始之前回到全發(fā)射功率。這種功率控制技術(shù)的一個示例圖解如圖5所示，其中， 下行鏈路(DL)幀/分組500將由網(wǎng)絡(luò)接入站、如基站或中繼站傳送。 在正常操作期間、例如在傳統(tǒng)802.16e才莫式中，在任何分組如由發(fā)射
功率等級進(jìn)行傳送。但是，為了隱式傳送與中繼站回程的多跳鏈路質(zhì) 量有關(guān)的信息，相同或相似的分組500可使用降低的發(fā)射功率來發(fā) 送。如示例功率等級圖表510所示，在某些實(shí)施例中，只有前同步碼、 測距和/或關(guān)聯(lián)分組501以降低的功率等級發(fā)送，以便使正接近的用 戶臺確信具有該中繼站的整個鏈路不如它所表現(xiàn)的那么好，而是因回 程鏈路的質(zhì)量而更低。如果可能的用戶臺決定與中繼站連接(例如圖4 的440)，則中繼站可返回到正常功率等級以便傳送將來的分組、如H 據(jù)分組502。參照圖6，根據(jù)各種實(shí)施例、用于無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備600可包括處理電路650,所述處理電路包括如上述一個或多個實(shí)施 例中所述那樣控制無線網(wǎng)格優(yōu)化的邏輯(例如電路、處理器、軟件或 其組合)。在某些實(shí)施例中，設(shè)備600 —般可包括射頻(RF)接口 610 以及基帶和MAC處理器部分650。 在一個示例實(shí)施例中，RF接口 610可以是適合于發(fā)送 和接收已調(diào)制信號(例如使用OFDMA)的任何組件或者組件的組合， 但是發(fā)明實(shí)施例并不局限于這種方式。RF接口 610可包括例如接收 器612、發(fā)射器614和頻率合成器616。接口 610還可包括偏置控制、 晶體振蕩器和/或必要時的一個或多個天線618、 619。此外，作為替 代或補(bǔ)充，RF接口 610可根據(jù)需要使用外部壓控振蕩器(VCO)、聲 表面濾波器、中頻(IF)濾波器和/或射頻(RF)濾波器。各種RF接口設(shè) 計(jì)及其操作是本領(lǐng)域已知的，因而省略對其配置的描述。在一些實(shí)施例中，接口 610可配置成與WPAN、 WLAN、 WMAN或WWAN的一個或多個IEEE標(biāo)準(zhǔn)兼容的OTA鏈^各接入， j旦是實(shí)施例并不局限于這個方面。 處理部分650可與RF接口 610進(jìn)行通信/配合4喿作以處 理接收/發(fā)射信號，并且可包括(僅以示例方式)用于將接收信號數(shù)字化 的模數(shù)轉(zhuǎn)換器652、用于對信號進(jìn)行上變頻以進(jìn)行載波傳輸?shù)臄?shù)模轉(zhuǎn)
帶處理器656。處理部分650還可包括用于媒體接入控制(MAC)/數(shù)據(jù) 鏈路層處理的處理電路659或由其組成。 在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，網(wǎng)格質(zhì)量鏈路管理器658可 包含在處理部分650中，并且它可用于跟蹤多跳路徑的直接與回程鏈 路質(zhì)量、顯式包括或觀測幀或分組中與多跳鏈路質(zhì)量有關(guān)的信息元 素，和/或控制發(fā)射功率以便隱式傳送多跳鏈路質(zhì)量，如以上任意實(shí) 施例所述。與網(wǎng)格鏈路質(zhì)量管理器658關(guān)聯(lián)的功能性將取決于設(shè)備 600是實(shí)現(xiàn)為基站、網(wǎng)格中繼站還是實(shí)現(xiàn)為下一代用戶臺。在某些實(shí) 施例中，網(wǎng)格鏈路管理器658還可包括使網(wǎng)格路由選擇管理器確定成本量度和/或識別下一跳節(jié)點(diǎn)的功能性，如Ozgur Oyman于2005年12 月23日提交的標(biāo)題為《無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的路由選擇》("Routing in Wireless Mesh Networks，，)的專利申請美國專利申請No. 11/318206中所述。 作為代替或補(bǔ)充，PHY電路656或MAC處理器659可 共享這些功能的一部分的處理或者單獨(dú)執(zhí)行這些過程。MAC和PHY 處理還可根據(jù)需要集成到單一電路中。 設(shè)備600可以是例如無線基站、接入點(diǎn)(AP)、混合協(xié)調(diào) 器(HC)、無線路由器和/或電子裝置的網(wǎng)絡(luò)適配器。設(shè)備600可以是 新一代用戶臺、NIC或者能夠讀取圖3的分組300中的網(wǎng)格鏈路質(zhì)量 信息的客戶臺的網(wǎng)絡(luò)適配器。相應(yīng)地，設(shè)備600的前述功能和/或具 體配置可根據(jù)需要適當(dāng)?shù)乇话蚴÷浴?設(shè)備600的實(shí)施例可使用單輸入單輸出(SISO)體系結(jié)構(gòu) 來實(shí)現(xiàn)。但是，如圖6所示，某些實(shí)現(xiàn)可使用具有多個天線(例如618、 619)進(jìn)行發(fā)射和/或接收的多輸入多輸出(MIMO)、多輸入單輸出 (MISO)或者單輸入多輸出(SIMO)體系結(jié)構(gòu)。此外，本發(fā)明的實(shí)施例 可利用與發(fā)明實(shí)施例的特征兼容的用于OTA鏈路接入的多載波碼分 復(fù)用(MC-CDMA)、多載波直接序列碼分復(fù)用(MC-DS-CDMA)或者任 何其它現(xiàn)有或?qū)沓霈F(xiàn)的調(diào)制或復(fù)用方案。 設(shè)備600的組件和特征可使用分立電路、專用集成電路 (ASIC)、邏輯門和/或單芯片架構(gòu)的任何組合來實(shí)現(xiàn)。此外，設(shè)備600 的特征可在適當(dāng)?shù)那闆r下使用微控制器、可編程邏輯陣列和/或微處 理器或者上述的任何組合(統(tǒng)稱或單獨(dú)稱作"邏輯")來實(shí)現(xiàn)。 應(yīng)當(dāng)理解，設(shè)備600僅表示許多可能的實(shí)現(xiàn)的一個功能 描述示例。相應(yīng)地，附圖所示的塊功能的分割、省略或包含沒有意味 著用于實(shí)現(xiàn)這些功能的硬件組件、電路、軟件和/或元件在本發(fā)明的 實(shí)施例中一定被分割、省略或包含。除非與物理可能性相反，本發(fā)明預(yù)見(i)本文所述的方法可按照任何順序和/或以任何組合來執(zhí)行；以及(ii)相應(yīng)實(shí)施例的組 件可通過^壬^f可方式進(jìn);f于組合。 雖然已經(jīng)描述了這個新發(fā)明的示例實(shí)施例，但是，在沒 有背離本發(fā)明的范圍的條件下，許多變更和修改是可能的。相應(yīng)地，
發(fā)明實(shí)施例并不受以上具體^^開限制，而應(yīng)當(dāng)僅受所附權(quán)利要求書的 范圍及其合法等效物限制。
權(quán)利要求
1.一種用于在無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的方法，所述方法包括至少部分根據(jù)所述無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的一個或多個回程鏈路質(zhì)量來控制無線節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述一個或多個回程鏈路 質(zhì)量包括多跳路徑中的無線鏈路的端對端吞吐量質(zhì)量。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，控制所述發(fā)射功率由多跳 中繼站來執(zhí)行，以便隱式幫助用戶臺與具有通過所述無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的 最高可用吞吐量的網(wǎng)絡(luò)站關(guān)聯(lián)。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括從所述無線節(jié)點(diǎn)向一個 或多個用戶臺發(fā)送幀，所述幀包括與所述一個或多個回程鏈^各質(zhì)量有 關(guān)的顯式信息。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)利用與 電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE) 802.16-2005標(biāo)準(zhǔn)兼容的協(xié)議。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，控制所述發(fā)射功率的步驟 包括與移動臺的總端對端鏈路質(zhì)量對所述移動臺的最后跳鏈路質(zhì)量之比成比例地降低一幀或多幀的所述發(fā)射功率。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，控制所述發(fā)射功率包括降 低發(fā)送給移動臺的測距、前同步碼或關(guān)聯(lián)幀中至少之一的正常發(fā)射功 率，以及在所述移動臺與所述無線節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)時恢復(fù)發(fā)送給所述移動臺 的后續(xù)幀的所述正常發(fā)射功率。
8. —種無線裝置，包括處理電路，包括通過調(diào)整至第二類移動臺的傳輸?shù)闹辽僖徊糠值?發(fā)射功率以第 一模式向第 一類移動臺顯式提供多跳無線鏈路質(zhì)量標(biāo) 記并以第二模式向所述第二類移動臺隱式提供多跳無線鏈路質(zhì)量標(biāo) 記的邏輯。
9. 如權(quán)利要求8所述的無線裝置，其中，所述多跳無線鏈路質(zhì)量標(biāo)記與所述無線裝置和無線基站之間通過一個或多個無線回程鏈 路的吞吐量有關(guān)。
10. 如權(quán)利要求8所述的無線裝置，其中，顯式提供多跳鏈路質(zhì)量標(biāo)記的所述邏輯包括將信息元素(IE)包含在發(fā)送給所述第一類移動 臺的物理層(PHY)幀的一部分中的邏輯，其中，所述IE與多跳中繼無 線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的 一 個或多個無線回程鏈路質(zhì)量有關(guān)。
11. 如權(quán)利要求8所述的無線裝置，還包括與所述處理電路通 信的射頻(RF)接口。
12. 如權(quán)利要求8所述的無線裝置，其中，所述無線裝置包括無 線網(wǎng)格中繼站，以及其中，所述中繼站適合使用與一個或多個電氣和 電子工程師協(xié)會(IEEE) 802.11或802.16標(biāo)準(zhǔn)兼容的協(xié)議。
13. 如權(quán)利要求8所述的無線裝置，其中，在所述第二模式中， 將發(fā)送給所述第二類臺的傳輸?shù)乃鲋辽僖徊糠值乃霭l(fā)射功率調(diào) 整為與端對端多跳鏈路吞吐量對最后跳鏈路吞吐量之比實(shí)質(zhì)上成比 例。
14. 如權(quán)利要求11所述的無線裝置，其中，所述RF接口包括至 少兩個天線，并且適合于多輸入多輸出(MIMO)通信。
15. —種包括存儲有可讀代碼的有形介質(zhì)的制造產(chǎn)品，所述可讀 代碼在由處理裝置運(yùn)行時使所述處理裝置至少部分根據(jù)無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的 一個或多個回程鏈路質(zhì)量來控 制無線節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率。
16. 如權(quán)利要求15所述的產(chǎn)品，還包括機(jī)器可讀代碼，在由 處理裝置運(yùn)行時使所述處理裝置在物理層(PHY)幀的一部分中發(fā)送多跳鏈路質(zhì)量信息，以便幫助 接收PHY幀的移動裝置與具有對核心網(wǎng)絡(luò)可用的實(shí)質(zhì)上最高吞吐量 的無線網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
17. 如權(quán)利要求15所述的產(chǎn)品，其中，所述發(fā)射功率控制為與 端對端多跳路徑的信噪比(SNR)對最后跳鏈路的SNR之比成比例。
18. —種無線系統(tǒng)，包括處理電路，包括通過調(diào)整對用戶臺的發(fā)射功率以第 一模式向用戶 臺顯式提供多跳無線鏈路質(zhì)量標(biāo)記并以第二模式向用戶臺隱式提供多跳無線鏈路質(zhì)量標(biāo)記的邏輯；射頻(RF)接口，以通信方式與所述處理電路耦合；以及 至少兩個天線，與用于多輸入或多輸出(MIMO)通信中至少之一的所述RF4妻口耦合。
19. 如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，調(diào)整對用戶臺的所述發(fā) 射功率包括將發(fā)射功率以端對端多跳無線鏈路吞吐量對最后跳無線 鏈路吞吐量之比的分?jǐn)?shù)來降低。
20. 如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括無線網(wǎng)格 中繼站，以及其中，所述第一^t式用于能夠讀取包含與多跳鏈路質(zhì)量 有關(guān)的信息元素的幀格式的用戶臺，而其中，所述第二模式用于不能 讀取所述幀格式的用戶臺。
全文摘要
用于在多跳無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的方法、協(xié)議和系統(tǒng)可包括以第一模式向下一代用戶臺顯式提供與多跳無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中的回程無線鏈路質(zhì)量相關(guān)的信息。在第二模式中，實(shí)施例配置成通過調(diào)整發(fā)送給傳統(tǒng)用戶臺的幀的發(fā)射功率，向傳統(tǒng)用戶臺隱式提供多跳無線鏈路質(zhì)量標(biāo)記。在詳細(xì)描述中描述了其它實(shí)施例和變型。
文檔編號H04W84/18GK101517980SQ200780035851
公開日2009年8月26日 申請日期2007年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日
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